公路工程路面材料耐久性提升技术研究

引言

伴随交通流量急剧攀升、自然环境不断侵蚀，路面裂缝、坑槽等病害日益频发。这不仅极大降低了行车舒适性与安全性，还严重缩短了公路使用寿命。在病害处治作业里，材料是核心要素，其合理使用直接决定处治成效。但是目前材料采购渠道无序、存储条件恶劣、使用配比混乱等问题频发，对工程质量造成严重影响。因此，深入探究材料使用的标准化管理措施刻不容缓。

1 公路路面材料性能试验检测指标体系概述

分析公路路面材料性能试验检测指标体系，旨在评估材料在不同环境和负荷下的适用性和耐久性，涵盖力学、耐久、抗滑、温度和施工性能等关键方面。力学指标如抗压、抗弯强度评估承载和变形能力；耐久性测试如冻融循环、干缩率反映长期稳定性；良好的抗滑和温度性能确保不同气候下的路面安全性；施工性能和抗老化测试保障施工操作性和长期使用效果。综合分析这些指标有助于确定最佳路面材料，优化路面设计，提高路面耐久性、经济性和安全性。

2 耐久性提升关键技术

2.1 材料改性技术

（1）复合纤维增强混凝土。钢纤维三维分布形成骨架，有效延缓裂缝扩展。掺量 1.8% 时，混凝土断裂能提升 2.3 倍，抗弯拉强度超 6.5MPa 聚丙烯纤维在初凝阶段形成致密网络，控制塑性收缩裂缝宽度至 0.1mm ，适用于大流动性混凝土。混杂纤维通过分级阻裂机制，使混凝土疲劳寿命超 200 万次，重载交通路面应用中表现突出。（2）纳米改性沥青。纳米SiO₂ 颗粒通过表面羟基与沥青质分子形成氢键作用，构建纳米级交联网络，使沥青胶结料 60% 动稳定度突破 12000 次 /mm ，同时低温弯曲蠕变劲度模量降低至 180MPa 以下。纳米 ZnO 在紫外光照射下产生电子 - 空穴对，通过光催化效应分解沥青表面自由基，延缓光老化进程，经 ASTMD4799标准测试，延度保持率较基质沥青提升 45% 。层状双氢氧化物（LDH）的层间阴离子交换特性，可定向吸附沥青中硫醇、羧酸等老化前驱体，使薄膜烘箱试验（TFOT）后质量损失减少 60% 。（3）环保型添加剂。橡胶粉经脱硫活化处理后，其弹性颗粒在沥青中形成 " 弹簧 - 阻尼 " 复合体系，使混合料低温弯曲应变突破 3500με ，同时通过能量耗散机制降低行车噪音 4.2dB。生物沥青采用酶解 - 酯交换工艺制备，其四组分构成与石油沥青高度相似，经 FTIR 分析显示，亚砜基指数（S=O）较传统沥青降低35% ，表明抗老化性能显著提升。该材料全生命周期碳排放量仅为石油沥青的 38% ，符合欧盟 CE 认证标准。

2.2 考虑长期性能的动态指标选取

在设计和优化公路路面材料时，选择能反映长期性能的动态指标至关重要。这些指标不仅显示材料的初始力学性能，还能评估其耐久性、稳定性和适应性。疲劳寿命是关键指标，决定了材料在重复荷载下的抗疲劳能力，影响路面长期使用。抗车辙能力显示材料在高温和重载下的变形能力，特别是在沥青路面中，车辙变形会降低路面性能。抗水损害性也是关键指标，水分和冻融循环会损害材料内部结构，导致强度下降和裂缝扩展。抗老化性能则涉及材料在紫外线、氧化和温度变化等环境因素下的老化过程，决定了材料在长期暴露条件下的耐久性。

2.3 施工工艺改进技术

（1）温拌沥青技术：通过添加温拌剂（如有机降黏剂、表面活性剂）降低沥青混合料拌和与摊铺温度，拌和温度比热拌沥青低 30-40^∘C （降至120-140℃），减少沥青老化与能源消耗。例如，某高速公路采用温拌 SBS改性沥青混合料，摊铺后沥青的延度比热拌工艺提升 15% ，路面使用 3 年后，车辙深度仅 2-3mm ，低于热拌路面的 5-6mm 。（2）智能压实监控技术：采用带GPS 定位与压实度实时监测功能的压路机，通过安装在钢轮上的传感器采集压实速度、振幅、频率与压实度数据，实时传输至控制系统，确保压实遍数（通常为6-8 遍）与压实度达标（ ⩾96% ）。

2.4 强化质量监督与检查

强化质量监督及检查是公路路面病害处治材料标准化管理的重要保障，关乎工程质量与安全。采购环节需严格把控，建立供应商准入机制，全面考查其规模、设备等状况，剔除不合规者；到货后按比例抽检，如水泥每批次抽20袋检测关键指标，不合格则全批退回，退货率控制在 5%～8% 。储存期间应定期巡视，橡胶沥青每4h 测温一次，每两周抽检库存防止变质，受潮水泥报废率 ⩽1%_∘ 。使用环节全程追踪，设置检测点，摊铺时每 200m 测温，压实后每 1000m² 测3 点压实度，合格率必须达到 96% 及以上。

2.5 结构设计优化

(1) 基层刚度匹配：采用水泥稳定碎石基层（7d 无侧限抗压强度≥ 3.5MPa），确保基层与混凝土面板刚度协调，减少面板底部应力集中，降低断板风险。(2) 接缝处理技术：纵向接缝采用企口缝 + 拉杆设计，横向接缝设置传力杆，确保荷载有效传递；接缝填充采用聚氨酯密封胶，提高防水性能，减少雨水渗入基层。

2.6 路面材料耐久性养护技术

（1）预防性养护技术。微裂缝修复：对早期微裂缝（宽度 ⩽3mm ），采用沥青灌缝胶灌缝，或喷洒乳化沥青封层，阻止裂缝扩展；对水泥混凝土路面裂缝，注入环氧树脂浆液，恢复结构整体性。抗滑性能恢复：沥青路面表面出现抗滑衰减时，采用微表处技术（厚度 5-10mm ），摊铺改性乳化沥青 + 集料混合料，快速恢复抗滑性能；水泥混凝土路面可采用刻槽、拉毛工艺，增加表面纹理深度。（2）再生利用技术。对已达到服役年限的路面材料，采用现场热再生、冷再生技术，将旧沥青混合料、旧水泥混凝土破碎后重新利用，减少资源浪费。

3 技术创新方向

3.1 智慧化监测与养护

结合物联网（IoT）与无人机巡检技术，实时监测路面裂缝、车辙等病害，通过大数据分析预测使用寿命，实现“按需养护”；

3.2 绿色低碳材料研发

开发生物基沥青（如木质素改性沥青）、低碳水泥（ CO₂ 矿化水泥），降低材料生产能耗，同时提升再生路面材料掺量至 80% 以上；

3.3 多功能一体化材料

研发兼具自修复、自清洁、融雪除冰功能的路面材料，例如在沥青中添加石墨烯（提升导热性）与微胶囊融雪剂，实现冬季自动融雪。

结语

综上所述，公路路面材料的耐用性和性能提升，是保障交通安全、提高运输效率、促进经济和社会持续发展的关键。为了提升路面材料的耐用性和性能，可以采取以下策略：开发新型路面材料、改进施工方法、推广使用环保材料，以及采用路面加固技术。在实际工程中，应根据具体情况，全面考虑各种因素，选择适合的技术方案，并加强施工过程中的质量管理，以保证路面材料的质量和耐用性。同时，还应加大科研投入，不断探索和创新路面材料耐用性提升技术，以推动公路建设事业的发展。

参考文献

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