浅谈道路建筑材料的发展及未来走向

陈枭　陈薇薇

摘 要：道路建筑材料是用来建筑道路与桥梁工程的具有一定性能的物质的实体，为满足社会经济建设提出的交通高速化的要求，要不断追求和探索道路建筑材料的成分与结构、合成与加工、性质和表现等基本要素。文章通过当今常用道路建筑材料性能进行分析，进一步提出对未来道路建筑材料发展走向的思考等。

关键词：道路建筑材料；可持续发展；环保

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。建筑材料是构成建筑物和构筑物的物质基础。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 常用道路材料的分类与应具备的性质

1.1 常用道路材料的分类。目前，国内外的道路建筑材料主要包括混凝土、水泥、沥青等，一些回收再利用的固体废弃物也直接用作道路建筑材料。随着道路和桥梁建筑的发展，用于道路的桥梁建筑的材料不仅在品种上日益增多，而且对其质量也不断提出要求，常用的建筑材料有：（1）砂石材料。砂石材料有的是由地壳上层的岩石经过自然风化得到的（天然砂砾），有的是经过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）。砂石材料可直接用于铺筑路面或砌筑各种桥梁结构物。（2）无机结合料及其制品。在道路与桥梁建筑中最常用到的是无机结合料，主要是石灰和和水泥。水泥是桥梁建筑中水泥混凝土和预应力混凝土结构的主要材料。（3）有机结合料及其混合料。有机结合料主要是指沥青类材料，如石油沥青，煤沥青等。这些材料与不同粒径的集料组配，可以修筑成各种类型的沥青路面。（4）建筑钢材。钢材是桥梁钢结构及钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构的重要组成材料。（5）路用合成及化工材料。路用合成材料是应用于道路工程，以合成材料为原材料制成的各种产品的统称，主要包括土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料等品种。（6）防水材料。防水材料是保证建筑物免受雨水、地下水与其他水分侵蚀、渗透的重要材料。（7）交通设施材料。路用交通设施能有效降低行车事故，使行车安全、高速行驶以及实施高等级公路特别是高速公路的现代化交通管理。（8）新型复合材料。复合材料是两种或两种以上不同化学组成或组织相的物质，以微观和宏观的物质形式组合而成的材料。

1.2 道路建筑材料应具备的性质。道路与桥梁工程都是一种承受频繁交通动荷载反复作用的结构物，同时又是一种无遮盖而裸露于大自然的结构物。它不仅受到车辆复杂的力系作用，同时又受到各种自然因素的恶劣影响。所以，用于修筑道路与桥梁结构用的材料，不仅需要具有抵抗复杂应力作用下的综合力学性能；同时，还要保证在各种自然因素的长时期影响下，综合力学性能不产生明显的下降，即保证所谓持久稳定性。

为了保证道路与桥梁建筑用建筑材料的综合力学强度和稳定性，就要求建筑材料具备以下4个方面要求：（1）力学性质。力学性质是材料抵抗车辆荷载复杂力系综合作用的性能。目前对建筑材料力学性质的测定，主要是测定各种静态的强度，如抗压、抗拉、抗弯、抗剪等强度；或者某些特殊设计的经验指标，如磨耗强度、冲击强度等。（2）物理性质。材料的力学强度随其环境条件而改变。影响材料力学性质的物理因素主要是温度和湿度。材料的强度随温度的升高或含水率的增加而显著降低，通常用热稳定性或水稳定性等来表征其强度变化的程度。此外，还要测定一些物理常数，如密度、孔隙率和空隙率等。（3）化学性质。化学性质是材料抵抗各种周围环境对其化学作用的性能。道路与桥梁用材料除了受到周围介质的影响或者其他侵蚀外，通常还受到大气因素的综合作用，引起材料的“老化”，特别是各种有机材料尤为显著。（4）工艺性质。工艺性质是材料适于按照一定工艺流程加工的性能。

2 道路建筑材料的发展及未来走向

现在世界正从工业社会向信息社会过渡。信息社会发展在很大程度上取决于交通工具和信息技术。高速交通工具的出现推动了铁路、公路和隧道公路的快速发展。

高速铁路既是空运和市内高速道路的补充，又是航空和汽车运输的竞争对象。21世纪将是中国铁路兴旺发达的新世纪，我国今后长期规划中的国道主干线系统有“五纵”、“七横”，它们贯通了直辖市和各省省会，连接了所有目前100万以上人口的特大城市和绝大部分目前50万以上人口的城市。在交通发展的同时，道路建筑材料也应向高性能，多品种和综合利用方向发展，并要做到材料与环境的协调，走可持续发展道路。

2.1 传统材料既要改善其性能，又要改善其品种。如砌体材料、粘土砖因与农业争地应限制使用，于是要大力发展混凝土砌块、空心快料和各类采用当地材料做成的块材如石材、沥青土坯、木竹材加筋制品等。它们的发展趋势是努力改善性能，力求合理使用。

2.2 大力开发组合材料。用两种或两种以上材料组合，利用各自的优越性开发出高性能的、便于使用的建筑制品，应该成为21世纪土木工程的一个重要特征。今后，利用层压技术把传统材料组合起来形成各种具有建筑装饰、受力、热工、隔音、绝缘、防火等新性能的复合材料，用于屋面、墙体乃至结构构件是未来的发展方向。

2.3 化学合成材料用于抗应力结构是材料发展的崭新领域。今后的方向一是扩展用于建筑的外围部件，如用之代替钢、铜、木和陶瓷等传统材料；二是改善建筑制品的性能，包括保温、隔热、隔声、耐高温、耐高压、耐磨、耐火等新的需求；三是在深入研究、开发其受力和变形的性能后广泛应用于抗应力结构。

2.4 把生态环境作为引导建筑材料发展的一个重要因素。（1）材料的绿色制备和生产。如鼓风炉炼铁改为熔融还原法，它不仅不排放CO2，而且还能在制铁过程中生产出氢气作为清洁燃料。水泥生产不仅是烧掉煤，而且还要把石灰石（CaCO3）还原成CaO，这都要放出CO2。如果能把水泥中的CaO组成降低，将对环境起有利作用。一系列所谓“软加工”方法制备材料并加以成型都在室温下进行，不经燃烧或高温过程，因而属于与环境友好的加工方法。（2）环境协调材料。在可能的情况下尽量使用天然材料，如木材、竹材、石材等。这种材料或者可以再生或者无需人工制造。为了弥补竹、木材料的弱点，可以进行一些深加工处理，做成一些木材树脂或木材陶瓷产品。（3）环境修复材料。如对污染的吸附材料、净化过滤材料、汽车尾气的催化材料将利用其本身的功能作为它们的使用目标，主动修复和改善环境。（4）固体废物利用。固体废物有城市垃圾、工业废渣，农业固体废物，可以把这些废物加以应用作为建筑材料。

参考文献

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[2] 向源，张兰军.道路路面材料发展现状及趋势[J].公路交通技术，2007（02）.

[3] 洪渊，李浩.谈道路路面材料发展趋势[J].山西建筑，2014（03）.

[4] 林玲，周炫.道路建筑材料、施工[J].公路运输文摘，2001（12）.

作者简介：陈枭（1993- ），男，福建福州人，郑州大学交通工程2011级本科生；陈薇薇（1991- ），女，福建福州人，郑州大学材料工程2013级硕士研究生。