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摘要:市政道路工程是交通事业发展的重要基础,在市政道路工程建设中,需要对新型路面结构进行全面掌握,基于不同路面结构来完成具体的市政道路工程施工,降低市政道路路面在使用中的破坏程度,延长市政道路使用寿命。
关键词:路面结构;高性能;改性材料;路面承载性
新型路面结构主要是沥青混凝土路面以及水泥混凝土路面,在研究高性能路面材料应用方面,可以通过对传统路面材料的改性优化,基于沥青改性路面材料、混凝土改性路面材料的优势和作用,对市政道路路面性能的完善和改进做出积极贡献,使国内市政道路建设质量与国际接轨。
一、新型路面结构
(一)沥青混凝土路面
1.贫混凝土路面
新型路面结构类型较多,其中被广泛使用的是沥青混凝土结构路面。沥青混凝土结构路面,是基于沥青和混凝土材料为基础,通过路面结构设计,保证市政道路工程稳固耐用,并且提高交通出行舒适度的一种方法。沥青混凝土结构路面,按照路面性能和特点,又可以进一步细分。贫混凝土路面结构,在市政道路工程中使用较为普遍,尤其是在很多高速市政道路建设施工中,可以展现较大的优点[1]。贫混凝土路面结构,采用了较粗等级的骨料,并且按照科学的配比,与水泥以及其他辅助材料混合而成,这种混凝土路面的整体强度较高,尤其适合高速市政道路这样存在较大交通摩擦的情况。贫混凝土作为路面基础层,可以起到较好的稳固性作用,在路面受到较大挤压和承重,以及雨水等冲刷时,贫混凝土路面不易出现松散和坍塌。
2.永久性路面
永久性路面则是基于沥青混凝土结构设计,通过加厚等方式来提高路面强度,能够承载长期和较大的交通压力。永久性路面的优势非常显著,这种路面不易破损,并且能够提高车辙抵抗力。通过研究发现,造成路面破坏的原因,很大一部分是由于车辙造成。市政道路交通规则造成车辆沿着同样的线路行驶,车辙印记不断重合的状态下,路面就会留下车辙印,使得该局部路面出现较大磨损。永久性路面可以应对这种情况,因此在较高承重等级的市政道路建设中,经常采用这种永久性路面结构[2]。永久性路面结构,采用多层骨料结构,在路面表层采用高密度等级的骨料,这种骨料配比中增加了外加剂,如凝胶剂和加密骨料等,使得混凝土材料凝结性显著提高,骨料不易出现松散,可以承受更强的摩擦和重力。这种骨料在施工中通过碾压等压实操作,骨料之间的空隙被最大程度压缩,因此密实度明显提高,有利于市政道路路面抗疲劳和抗磨损性能增强。
3.多孔排水路面
多孔排水路面是近年来经常使用的市政道路路面结构,这种路面具有较好的排水性能,能够避免路面积水问题的出现。多孔排水路面结构,主要是基于高透水性材料原理,利用路面结构来将积水渗透到路面下层并有效排出,这对于减少路面在暴雨期间的水膜厚度有显著效果。对于市政道路路面而言,在暴雨过后由于排水不畅,水膜厚度会明显增加,水膜厚度越大,对于市政道路交通的影响越大,如增加路面车辆打滑,造成更多交通事故等[3]。多孔排水路面结构,采用了孔隙率较高的材料,如粗骨料以及纤维等,通过合理配比达到路面强度等性能指标的同时,可以提高路面透水性,当暴雨期间路面短时间积水时,雨水不会在路面表面流经,而是可以快速渗透到路面之下,并经由这些孔隙向周围排出。由于多孔排水路面可以有效缓解雨水积聚,可以显著控制市政道路交通中车辆溅水、打滑等问题,是市政道路路面结构优化的重要方向。
(二)水泥混凝土路面
1.传力杆路面
水泥混凝土路面具有较强的性能,是目前市政道路路面结构的重要形式。水泥混凝土路面结构形式较多,传力杆路面是其中较为常见的类型。原有的市政道路路面结构设计中,无法很好地解决路面错台问题,也就是在行车过程中,经常出现路面对车辆的阻碍,发出“咯噔”声音,并且加剧行车颠簸感[4]。在水泥混凝土路面结构设计上,可以在水泥混凝土衔接缝隙处,增加传力杆结构,该结构可以消除路面衔接缝的外力影响,减少路面错台效应。
2.钢筋混凝土路面
钢筋混凝土路面,是近年来市政道路施工中较为常见的方式。这种路面结构将钢筋作为市政道路结构的框架,在钢筋基础上进行水泥混凝土浇筑,可以强化路面强度,尤其是在一些市政道路施工区域存在软土层地质条件的情况下,钢筋结构路面能够有效抵御软土层流动性强,稳固性差的缺陷,保持路面结构坚固耐用[5]。由于钢筋路面的这种性能优势,在存在地下采空区等情况下,也经常采用这种路面结构。
3.钢纤维混凝土路面
钢纤维结构路面是基于钢纤维材料与水泥、混凝土材料进行配比结合,通过纤维结构来强化水泥水泥混凝土结构。钢纤维具有较好的结构拉力效果,可以保持路面结构不变形。钢纤维结构路面设计上,根据路面施工情况,除了在混凝土搅拌过程中加入纤维辅料外,还可以通过整个钢纤维层作为路面基础层。
4.小块水泥混凝土路面
小块水泥混凝土路面,是通过对水泥路面进行分割,形成多个没有钢筋框架的结构,这种路面结构通过科学设计进行切缝,可以防止由于路面表面区域过大造成的路径承载力降低问题
[6]。通过力学原理可知,路面表面范围越大,单位面积承载力越低,从而容易造成路面长期使用状态下的损坏。小块水泥通过切缝,可以改变路面应力情况,每个独立的小区域路面都能够形成较强的路面压力支持,可以降低路面坍塌、沉降等发生。
二、高性能路面材料实施路径
(一)沥青改性路面材料
1.物理改性路面材料
市政道路路面设计中,要积极研究高性能材料的运用,提高市政道路路面结构性能水平。对于沥青路面而言,改性材料包括了物理和化学两个方面。物理改性材料,是基于物理原理改变沥青混凝土结构路面性能,提高路面强度和稳定性。物理改性材料进一步细分为玻纤格栅和纤维沥青。玻纤格栅改性材料,是基于沥青混凝土路面结构基础,增加玻纤格栅结构[7]。玻纤格栅是将玻璃纤维制作成格栅形态,格栅可以由横向和纵向两个方向的应力作用,可以牢固将 沥青混凝土材料凝聚起来,避免其在长期承受较大的交通压力下,出现路面裂缝和疲劳。玻纤格栅改性材料的关键,是玻纤格栅制作工艺技术。玻纤格栅的格栅网状结构,直接影响到格栅拉力,因此要根据路面设计来编织和铺设。
2.化学改性路面材料
化学改性材料是依据化学原理,通过化学手段得到高分子材料。化学工艺技术可以实现改性路面材料的高度聚合,并实现更好地性能改良目的。如目前市政道路新型材料中的热塑材料、橡胶材料、树脂材料等,都具有较好的抗压性和弹性。用于市政道路路面结构,可以改变交通压力抵抗性能,如热塑改性材料弹性较强,当路面承载压力时,路面会基于弹性作用,减少路面和路基受力,降低路面损坏的发生。
(二)混凝土改性路面材料
1.玻璃纤维混凝土材料
玻璃纤维混凝土材料,是在路面材料中加入玻璃纤维,通过玻璃纤维性能,改变传统路面材料性能。玻璃纤维改性材料,具有较好的复合型特征,可以发挥各种材料的优势,并且在路面使用中,可以有效抵抗由于交通压力造成的路面变形问题。
2.再生玻璃混凝土材料
再生玻璃是将回收的玻璃原料进行充分碾碎,掺入到水泥混凝土材料中,经过有效的搅拌形成再生玻璃混凝土路面改性材料。这种材料不仅具有较好的性能,同时符合绿色节能发展目标,是高性能路面材料探索的重要方向。再生玻璃可以改善传统路面材料的渗透性,并可以显著提高路面抗摩擦能力。在同等的路面试验中,发现再生玻璃混凝土路面可以降低车辙影响,并延缓路面使用过程中出现的沥青水泥渗漏问题。这种材料经济性、环保性以及实用性都非常强,在市政道路路面施工中使用率不断提高。
结束语:
新型路面结构设计,对于提高路面性能和使用寿命具有重要作用。在路面结构优化和完善中,要积极采用高性能路面材料,提高市政道路建设整体水平,为道路交通事业发展保驾护航。
参考文献:
[1] 苏光辉. 水泥混凝土路面裂缝成因及综合防治措施--以印尼CISUMDAWU公路项目为例[J]. 工程技术研究, 2021, 6(15):2.
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[3] 牛敏强, 王安怀, 邓明超,等. 典型倒装式基层沥青路面结构力学响应对比研究[J]. 交通科技, 2021(4):5.
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[5] 黄智华, 陶敬林, 刘妍. 高速公路改扩建工程路面加铺结构层力学响应分析[J]. 湖南交通科技, 2019, 45(4):5.
[6] 张宜洛, 邓展伟, 郭创. 基于动载作用的组合式柔性基层路面典型结构优化设计研究[J]. 中外公路, 2021, 41(3):8.
[7] 李琦玮, 刘偶俞. 砂岩混凝土复合路面力学分析及结构优化设计研究[J]. 工业安全与环保, 2019, 45(12):6.