材料是科学与工业技术发展的基础,一种新材料的出现,能为社会物质文明带来巨大的变化。材料科学已当之无愧地成为当代科学技术的三大支柱之一,是当今世界的带头学科之一。道路路面材料也是一样,随着科学技术的发展以及为适应社会的需要,新的路面材料层出不穷。回顾其发展过程,寻求其发展的历史足迹,立足当代,展望未来,为我国交通事业的快速发展作好“材料”上的准备。
1 道路路面材料发展现状 近年来,公路交通特别是高等级公路建设蓬勃发展,公路的发展对路面的使用品质和功能提出了 更高的要求。路面材料的适用性、品质、组成设计以及施工工艺等对路面的使用性能起着决定性的作用。对路面材料的正确认识及了解是合理有效使用路面材料的基本前提。根据所使用路面材料的不同可将路面划分为:土、石路面,沥青路面,水泥路面以及新型路面。
1.1 土、石路面 土是远古人类最早用于筑路的材料,至今仍有不少的土路。这种路面常见于工程施工临时便道或是一些偏远落后的山区。 石料路面分碎石路面和砌石路面,其使用材料主要是砂和石料。砂石材料有的是由地壳上层的岩石经风化得到的,如天然砂砾,有的是经人工开采或再经轧制而得到的,如各种不同尺寸的碎石和石屑。砂石材料可以直接用于铺筑路面。在上世纪五六十年代,我国的公路主要是泥结碎石路面。由于生产设备、施工机械的落后,再加上没有发现更好的用于道路的材料,石料就是当时最基本的材料。其中泥结碎石路面主要用于行车道路,而砌石路面则常用在城镇街道等。
1.2 沥青路面 人们使用沥青的历史由来已久。近十几年来,随着公路等级的不断提高,交通量的不断增加,对沥青材料提出了更高的要求,于是出现了各种改性沥青,如材料中掺入了橡胶、树脂、硫磺及其它高聚物等。
1.2.1 沥青路面的发展 沥青路面经过长期的发展,其种类、铺筑工艺、使用性能不断被拓展和改善,已成为目前世界高等级公路中的主要路面结构。沥青路面能占有主导地位的原因在于这类路面具有很多优点,如:表面平整,行车舒适,噪音小,有很好的减振性,旧沥青混合料可再生利用等。 虽然沥青路面具有上述的优点,但如果材料组成、施工工艺不当,以及受各种因素的作用,沥青路面面层就会出现高温软化、低温开裂、耐久性差等不良现象。
1.2.2 沥青路面材料
(1)乳化沥青将粘稠沥青加热至流动态,经机械作用使之分散成为微小液滴,悬浮于溶有乳化剂、稳定剂的水溶液中,形成稳定的沥青乳液,称为乳化沥青。 目前,高速公路沥青路面的维修养护对乳化沥青的应用提出了更高的要求。国际上许多国家已开始研究开发了高分子聚合物改性乳化沥青。用于改性的聚合物主要有SBR胶乳、氯丁胶乳、EVA、SBS等。乳化沥青在道路建筑使用过程中具有节约能源、节省沥青用量、延长施工季节、改善施工条件,减少环境污染等优点。
(2)改性沥青 由于普通沥青已不能适应现代化路面的要求,性能良好的改性沥青必将在高等级路面中起到越来越重要的作用。目前,国内外取得成效并形成规模的主要是各种聚合物改性沥青。受到普遍使用的道路改性沥青主要是SBS弹性体改性沥青、SBR(丁苯橡胶)改性沥青以及PE、EVA塑料类改性沥青。 SBS是一种热塑性弹性体,它是由苯乙烯和丁 二烯组成的双嵌段共聚物。它具有弹性较高、高温不软化、低温不发脆等特性,这些都决定了它用途的广泛性。根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异,可以分为线型和星型2种。 丁苯橡胶(SBR)是道路实际工程中另外一种使用较为普遍的改性剂,它能显著提高沥青的低温变形能力,改善沥青的温度敏感性和粘弹性。 PE是聚乙烯的缩写,它对沥青的选择性较大, 与沥青不能很好地相容,极易发生离析,所以PE类改性沥青必须在现场随制随用。 EVA是乙烯-醋酸乙烯脂共聚物的缩写。它在 常温下呈透明颗粒状,有轻微醋酸味,是一种无定形结构的热塑性树脂。EVA有助于改善沥青混合料的低温施工性能。EVA改性沥青在较冷气候条件下施工时,应特别注意施工过程中的混合料温度。混合料温度下降太低则压实很难进行,路面质量得不到保证。
(3)沥青玛蹄脂碎石混合料 沥青玛蹄脂碎石(StoneMatrixAsphalt,简称SMA),是一种由沥青结合料、矿粉、纤维与细集料组成的沥青玛蹄脂结合物填充间断级配的粗集料骨架间隙所形成的沥青混合料。它由大比例粗骨料构成坚固的骨架结构,并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架进行稳定。 SMA路面具有优异的面层功能特性,稳定性 好。由于具有高度的抗滑性、平整度和抗车辙能力,降低交通噪音,改善雨天的能见度,所以为车辆行驶提供了优良的安全性舒适性。同时,由于SMA路面耐久性好,故养护工作少,使用寿命长,综合经济效益和环境效益好。
1.3 水泥混凝土路面 公路路面中最常用的无机结合料主要是石灰和水泥。以水泥和水组成的水泥浆体为粘结料的水泥混凝土路面已成为高等级公路的主要路面类型之一。 1.3.1 水泥混凝土路面的发展 上世纪90年代末期,随着我国改革开放的不断深入,公路建设事业日新月异,处于前所未有的大发展时期。由于修筑黑色路面需要的高质量沥青材料的缺乏,其价格也较高,因此当时水泥混凝土高等级公路发展非常迅猛。加之我国生产水泥的资源丰富,水泥混凝土路面又具有承载力大、养护费用少、寿命长、行车节油等优点,故水泥混凝土路面成为我国主要路面类型之一。
1.3.2 水泥混凝土路面材料
(1)普通水泥混凝土 普通水泥混凝土由水泥、粗细集料、水和外加剂按需要的比例混合组成,是水泥路面最常用的一种普通材料。
(2)聚合物改性水泥混凝土 聚合物应用于水泥混凝土主要有3种方式:
一是聚合物浸渍混凝土,二是聚合物混凝土,三是聚合物水泥混凝土。其中后2种适用于道路路面。 聚合物混凝土是以聚合物为结合料与砂石等骨料形成混凝土。由于其有良好的力学性能、耐久性及普通混凝土无法比拟的某些特殊性质,如迅速凝结硬化等,因此是一种良好的路面修补材料。 聚合物水泥混凝土是在水泥混凝土成型过程中掺加一定量的聚合物,从而改善混凝土的性能。它具有较好的黏结性、耐久性、耐磨性及较高的抗弯性能。
(3)纤维增强水泥混凝土 纤维增强水泥混凝土是以水泥浆、砂浆或混凝土为基材,以金属纤维、无机纤维或有机纤维为增强材料组成的一种复合材料。水泥混凝土的主要缺点是抗拉强度低、性脆,掺加抗拉强度高、抗碱性好的纤维可以克服上述缺点。
1.4 新型路面
1.4.1 复合式路面 纵观目前国内外道路工程的发展状况,复合式路面大致有以下5种类型:
(1)上柔下刚复合式混凝土路面;
(2)上低塑下碾压复合式混凝土路面;
(3)碾压钢丝网水泥混凝土路面;
(4)素混凝土与钢纤维混凝土双层复合式路面;
(5)钢纤维混凝土与素混凝土三分层复合结 构。在众多复合式路面系列结构中,碾压混凝土(RCC)与沥青混凝土(AC)组成的RCC-AC复合式路面结构发展最为迅速。
1.4.2 特殊环境下使用的路面 近年来,随着绿色节能型环保材料的问世,彩色水泥、彩色混凝土等新型建材在各类建筑、广场、道路以及市政建设等工程中被广泛采用,为人们的生活增添了一道亮丽的风景线。在混凝土道路材料应用领域出现了几种特殊用途的混凝土材料,如透水混凝土、绿化混凝土、环保混凝土等。
彩色沥青材料 彩色沥青路面
2 未来道路路面材料的发展趋势 未来道路路面材料应向高性能、多品种和综合利用方向发展,并做到材料与环境的协调,走可持续发展的道路。
2.1 乳化沥青未来发展趋势
(1)使用量将越来越大。随着路网的逐渐形成 与完善,低等级道路的升级要求,乳化沥青使用量将越来越大;随着环保意识的增强和能源的逐渐紧张,乳化沥青占沥青的比例也将越来越高。 (2)使用范围越来越广。乳化沥青的使用,除了新建道路外,更重要的应用领域是预防性养护和矫正性养护。
(3)质量越来越高。随着乳化技术、胶体磨技术的不断发展,乳化沥青更趋于专业化,这有利于施工工艺和路面质量的提高。
2.2 改性沥青的发展趋势
2.2.1 SBS改性沥青将获得更广泛的应用 研究表明,SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作用,也就是使沥青软化点大幅度提高的同时,又使低温延度明显增加,感温性得到很大改善,而且弹性恢复率特别大,所以理论上能极大地提高沥青混合料的整体性能。并且,根据改性沥青混合料的试验、车辙试验的动稳定度、冻融劈裂试验等指标也得出了SBS能大幅度提高沥青混合料性能的结果。由于SBS改性沥青表现出其它改性剂无可比拟的优点,在将来较长的一段时间内国内改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。现在,SBS的价格比以前有了大幅度降低,技术也已经成熟,非常有利于在国内广泛推广应用。
2.2.2 发展新型的改性剂 SBS虽然与已有的改性剂相比具有较大的优 势,但随着研究的深入,必将会发现性能更好的改性剂。SEAM就是一种新型的改性剂,其主要成分为 硫磺,可制成半球状的颗粒。以其作为改性剂的沥青混合料具有很好的高温稳定性和抗车辙、抗水剥离能力,具有很高的抗酸性和耐久性。在国外一些地区得到了应用。特别是一些温差较大的地区,应用SEAM之后路用性能的改善较为显著,而且实际应用也非常方便。 有物理改性作用的废橡胶粉的应用将有更大的发展空间。经济、环保、可持续发展是任何事物发展 的必要条件,改性沥青的发展也不例外。废橡胶粉是废旧轮胎加工而成的细颗粒,它的使用是减少这类污染,变废为宝的有效方法。虽然废橡胶粉的改性作用至今还不是很明显,但对其进行长期的研究将有重大的战略意义。
2.3 道路修补材料的发展趋势 近年来,发现道路、桥面等土木工程中混凝土发生破坏的现象不断增多,造成直接和间接的经济损失巨大。为了恢复这些混凝土结构的使用功能和保证使用安全性,必须及时对它们进行修复。不同的路面结构形式应采用不同的措施及材料。现将水泥混凝土路面和沥青混凝土路面所使用的修补材料分述如下。 2.3.1 水泥路面修补材料 可以用于水泥混凝土路面修补的材料很多,按材料性能可分为有机类修补材料、无机类修补材料及有机材料和无机材料的复合物。
(1)有机类修补材料有机类修补材料是以有机化合物为基体,通过有机合成或聚合反应加工成的链状或网状有机材料。其特点是在常温或高温下具有一定的塑性、弹性和机械强度,在热、光、化学添加剂等影响下能起分解、交联和老化等变化,其物理性质和机械性能随分子结构的不同而异。用于水泥混凝土路面修补的有机材料大多为合成胶粘剂,如用于裂缝灌浆修补的环氧树脂类胶粘剂、酚醛树脂类胶粘剂、聚氨酯类胶粘剂、烯类高分子胶粘剂、有机硅胶粘剂、橡胶类胶粘剂和沥青类胶粘剂等。
(2)无机类修补材料 无机类修补材料不含有机化合物。这类修补材料主要是在物理、化学作用下,从浆体变成坚硬的结石体,并胶结其它物料,产生一定的机械强度;如各种水泥,快硬早强剂等。
(3)有机-无机复合物 有机-无机复合物采用有机材料和无机材料进行复合而成。根据不同的用途,这类材料包括以有机材料为主、无机材料为辅的;以无机材料为主、有机材料为辅的。前者多用于水泥混凝土路面裂缝修补,后者则多用于水泥混凝土路面整板或局部修补。从实际中发现,采用有机-无机复合物进行水泥混凝土路面修补常能获得比单一无机材料或有机材料修补更好的效果,如纤维增强水泥混凝土、聚合物水泥砂浆等。
(4)发展趋势 基于以上3类修补材料的特点,可总结出其未来的发展趋势:
①在短时间内要能发展到较高的强度以及要有较高的粘结强度;
②凝结时间要能在所需的时间范围调控;
③与水泥混凝土物性如热膨胀系数、弹性模量等要相匹配;
④能快速恢复结构的使用;
⑤体积稳定性要好、干缩要小;
⑥要具有优异的抗冻性和抗盐冻剥蚀性能,抗磨损性和保护钢筋不锈蚀的性能要好;
⑦在低温下能进行修补施工,在高温下仍能保持很高强度和稳定的性能。
2.3.2 沥青路面修补材料 根据沥青路面的破坏类型,其维修方式可分为:局部填充或维修;表面处治或加铺层;旧路再生。
(1)局部填充或维修 冷拌冷铺沥青混合料是局部填充、修补坑槽的主要材料。另一类修补材料是裂缝填充料,如改性沥青、石油树脂、环氧树脂等。近年流行浅灌料填缝料填缝。其中一类为高黏附性改性沥青稀释液,掺 有一定比例的SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物);另一类为预制改性沥青胶条。
(2)表面处治或加铺层 当旧路面裂缝较多时,在加铺层与旧路面之间多设有应力吸收层以防止反射裂缝,其中所使用的结合料多为乳化橡胶沥青,还可以用玻璃纤维束来防止反射裂缝。对于局部开裂严重的旧沥青路面,可使用改性沥青卷材。 (3)旧路再生 当沥青路面损坏严重且沥青严重老化,或城市道路受标高限制不宜再作加铺层时,将旧有沥青路面挖除遗弃,不仅是石油资源的浪费,而且旧有材料堆放占地、污染环境。旧沥青路面再生利用成为保护环境和有效利用资源的重要环节。 再生工艺均需在再生沥青混合料中加入各类添加剂,这些添加剂按照用途可分为软化剂和硬化剂2大类。其中应用最多的是软化剂。它主要是用来 恢复老化变硬沥青的路用性能。目前软化剂主要有石油基油脂和植物油2类。当旧沥青路面中沥青含量过高,或者采用低粘度沥青作为软化剂导致再生混合料沥青用量过多时,为防止再生后的路面产生车辙变形,则使用硬化剂提高再生混合料的高温稳定性。硬化剂主要采用吸油性材料,如石棉纤维、岩棉纤维、多孔矿料磨制的矿粉等。
2.4 道路材料总的发展趋势 不管是何种材料,用于何种目的,其发展趋势都可以归纳为以下几个方面:
(1)传统材料既要改善其性能,又要改善其品种。这里所说的传统材料主要是砂石、石灰、水泥和沥青等。其未来发展趋势是如何更好地发挥各自优势的同时改善其性能相对薄弱的方面,从而扩大其应用范围,在现有的材料品种上开发创新出新的路面材料品种。
(2)大力开发组合材料。加大组合材料的开发是今后路面材料发展的又一趋势。在目前科技发展越发成熟的年代,一种完全新兴材料的出现是一件非常困难的事情。然而,将现有的材料进行组合,扬长避短,这不失是一种快捷有效的方法。
(3)把生态环境作为引导建筑材料发展的一个重要因素。须注意以下几点:
①材料的绿色制备和生产 目前尚有一些材料的制备和生产是以污染环境为代价的,随着时代的进步,其终究是要被淘汰的。材料的绿色制备和生产完全符合时代的要求,是顺应社会发展的体现。
②环境协调材料 在我国建设初期,资金、技术完全跟不上的情况下,公路建设中很少考虑与环境协调的问题。然而经过几十年的发展,我国的经济得到了突飞猛进的发展,科学技术也有了长足的进步。在这种情况下,工程建设与环境的协调问题必将作为一个不可缺少的因素进行考虑,开发研究环境协调材料就迫在眉睫了。
③可降解材料它是一种在自然环境下随着时间的推移能够分解为被大自然所能吸收的,并且对环境不会造成任何污染的材料。这种材料的使用对我们的子孙后代无疑是一种福音。 ④固体废物利用充分利用工业废渣代替自然资源,利用这些废渣可以解决筑路材料源的困难,降低材料的费用,同时也是对自然资源和环境的一种保护。
3 结语 路面发展的核心是路面材料的发展。随着我国人们生活水平的提高,人们对交通条件的要求也随之有了更高的要求,如要求行车更舒适、更安全、更环保,这就给从事于交通战线上的工程技术人员寄 予了更高的期望。有理由相信,在不久的将来,我们会看到各种各样、形形色色、服务于不同要求的路面材料的诞生。
道路材料主要包括哪几种？
你问的道路材料应该是道路工程材料吧？如果是道路工程材料，那么重庆大学出版社出版的，杨青主编的教材《道路工程材料》明确说：道路施工材料泛指用于道路和桥梁工程及其附属构造物所用的各类建筑材料，主要包括土、砂石、沥青、水泥、石灰、工业废料、 钢铁、工程聚合物、木材等材料及它们组成的混合料。道路工程材料 是道路工程建设于养护的 物质基础
市政道路要哪些常见的材料？
按照施工顺序给你简单罗列下吧。
1、混凝土管。（主要是平口管和承插管适用于雨水污水）
2、中粗砂（机制砂都可以）水泥、石子。这个前期主要就是做管道基础包带管肩之类的用。
3、球墨铸铁管。（主要用于给水）
4、红砖 （检查井砌筑，如果排水用的是雨水涵用量会很大，并且钢筋的用量会增加）
5、钢筋 （预制盖板用的）
地下部分结束后主要就是结构层了。
6、首先是水泥石灰稳定土。一目了然，就用水泥石灰和素土 比例一般为：4：12: 84
7、水泥粉煤灰稳定碎石。这个也比较容易理解配比跟上面基本一样。
8、哎，辛苦了好久终于该做面层了。但是还有一项工作就是平石和侧石。这个比较不好控制，一个是直顺度一个是平整度。
9、人行道很好做进点合格的道板砖就可以，结构类似主路面。根据施工图。
10、平石结束后就可以做沥青啦。这个一般会分包出去由专业的沥青施工队伍做。
机械：
根据工程大小动态确定挖机、装载机、压路机、推土机、夯机、等机械的数量。
后期做用到：平地机、摊铺机、等机械（主要是结构层用）
不是很全面，希望能对你的工作起到一点帮助。谢谢