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新型道路材料在市政道路建设中的应用研究

王欢

四川勉力工程设计咨询有限公司,四川成都,610000

摘要: 政道路建设是城市发展的重要基础,也是反映城市形象和品质的重要标志。随着科技的进步和社会的需求,市政道路建设面临着更高的要求和挑战,需要不断创新和改进道路材料和工艺,提高道路的性能和寿命,降低道路的成本和环境影响。本文介绍了两种新型的道路材料,即再生沥青混合料和碳系路用机敏材料,分析了它们在市政道路建设中的应用效果和优势,为市政道路建设提供了一些参考和借鉴。
关键词: 市政道路;新型材料;再生沥青;碳系机敏材料
DOI:10.12721/ccn.2024.157358
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引言

市政道路是城市的动脉,其建设质量和水平影响着城市的运行效率和安全性。随着城市化进程的加快,市政道路建设需要满足更高的需求和压力,因此需要引入和开发新型的道路材料和工艺。这些新型材料和工艺应具有优良的力学性能,良好的经济性能,环保性能以及智能性能,以提高道路的性能和寿命,降低成本和环境影响,增强道路的智能和绿色特性,实现道路建设的可持续发展[1]。本文选取了两种新型的道路材料,即再生沥青混合料和碳系路用机敏材料,分析了它们在市政道路建设中的应用效果和优势,为市政道路建设提供了一些参考和借鉴。

一、再生沥青混合料

再生沥青混合料是指利用旧沥青混合料或其他废弃材料,经过加工和再生处理,与新沥青和新骨料混合,制成的新沥青混合料。再生沥青混合料是一种典型的循环利用的道路材料,具有一定的优点。

1、再生沥青混合料的优点

(1)节约资源,减少废弃物

再生沥青混合料的主要原料是旧沥青混合料或其他废弃材料,这些材料在传统的道路建设中,通常被视为垃圾,需要占用大量的土地和处理费用,造成资源的浪费和环境的污染。利用这些材料制成再生沥青混合料,既节约了新沥青和新骨料的消耗,又减少了废弃物的产生和处理,实现了资源的循环利用和废物的减量化。

(2)提高性能,延长寿命

再生沥青混合料的制备过程,通常涉及到加热、搅拌、添加改性剂等工艺,这些工艺可以改善旧沥青混合料的老化和损伤,恢复其粘弹性和抗疲劳性,提高其强度和稳定性,同时也可以改善新沥青和新骨料的性能,提高其抗温度、抗水、抗裂等能力,使得再生沥青混合料具有优于或等同于新沥青混合料的性能,延长其使用寿命。

(3)降低成本,提高效益

再生沥青混合料的制备成本,通常低于新沥青混合料的制备成本,因为再生沥青混合料的原料价格低,运输距离短,加工工艺简单,节约了沥青、骨料、能源等资源的消耗,降低了道路的建设成本。同时,再生沥青混合料的使用寿命长,养护费用低,提高了道路的运营效益。据统计,再生沥青混合料的制备成本可比新沥青混合料节约20%~40%,使用寿命可延长20%~30%[2]

2、再生沥青混合料的制备方法

(1)厂拌热再生法

该法是指将旧沥青混合料在工厂内进行加热、干燥、筛分等处理,然后与新沥青和新骨料按一定比例混合,制成新的沥青混合料。该法的优点是可以充分恢复旧沥青混合料的性能,提高再生沥青混合料的质量,同时也可以方便地控制再生沥青混合料的配比和温度,保证其均匀性和稳定性。该法的缺点是需要专门的设备和场地,运输距离较长,能耗较高,环境污染较大。

(2)现场热再生法

该法是指将旧沥青混合料在现场进行加热、翻松、搅拌、摊铺、压实等处理,制成新的沥青混合料。该法的优点是可以减少旧沥青混合料的运输和存放,节约能源和空间,减少环境污染,同时也可以根据现场条件灵活调整再生沥青混合料的配比和温度,保证其适应性和可靠性。该法的缺点是需要较高的施工技术和设备,对现场加热、搅拌、摊铺、压实等工序的控制要求较高,否则会影响再生沥青混合料的质量和性能。

(3)半热再生法

该法是指将旧沥青混合料在现场进行低温加热、翻松、搅拌、摊铺、压实等处理,制成新的沥青混合料。该法的优点是可以降低加热温度,减少沥青的老化和挥发,保持沥青的粘弹性,同时也可以减少能耗和排放,提高环境友好性[3]。该法的缺点是需要添加特殊的再生剂或改性剂,以提高低温下的沥青混合料的可搅拌性和可压实性,增加了材料的成本和复杂性。

二、碳系路用机敏材料

碳系路用机敏材料是指利用碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料,与沥青、水泥等传统路用材料复合,制成的具有自感知、自适应、自修复、自优化等智能功能的新型路用材料。碳系路用机敏材料是一种典型的智能化的道路材料,具有一定的优点。

1、碳系路用机敏材料的优点

(1)提高性能,延长寿命

碳系路用机敏材料的制备过程,通常涉及到分散、分子设计、界面改性等工艺,这些工艺可以实现碳纳米材料与传统路用材料的高效复合,提高其力学、电学、热学、光学等多方面的性能,提高其强度、韧性、稳定性、安全性等能力,使得碳系路用机敏材料具有优于或等同于传统路用材料的性能,延长其使用寿命。

(2)实现智能,提高效率

碳系路用机敏材料的特点是具有自感知、自适应、自修复、自优化等智能功能,能够实现对路面的实时监测、诊断、预警、调控、修复等功能,提高路面的智能化水平和服务水平。例如,碳系路用机敏材料可以通过感知路面的温度、湿度、应力、应变、裂缝等参数,实现对路面的健康状况的评估和预测,及时发现和报告路面的病害和风险,通过调节沥青的粘度、水泥的凝结、碳纳米材料的排列等方式,实现对路面的自适应调节和自修复,恢复路面的性能和功能,提高路面的可靠性和耐久性。

(3)节约资源,保护环境

碳系路用机敏材料的制备成本,通常低于传统路用材料的制备成本,因为碳系路用机敏材料的原料用量少,加工工艺简单,节约了沥青、水泥、能源等资源的消耗,降低了道路的建设成本。同时,碳系路用机敏材料的使用寿命长,养护费用低,减少了道路的维修和更换,提高了道路的运营效益。此外,碳系路用机敏材料还具有良好的环境适应性和兼容性,能够减少道路的能源消耗和污染排放,保护道路的生态环境,提高道路的环境友好性[4]

2、碳系路用机敏材料的制备方法

(1)物理混合法

该法是指将碳纳米材料与传统路用材料按一定比例混合,制成碳系路用机敏材料。该法的优点是操作简单,设备要求低,复合效率高,适用于大规模生产。该法的缺点是碳纳米材料的分散性和稳定性较差,容易发生聚集和沉降,影响复合材料的均匀性和稳定性。

(2)化学反应法

该法是指利用碳纳米材料与传统路用材料之间的化学反应,制成碳系路用机敏材料。该法的优点是碳纳米材料的分散性和稳定性较好,能够形成较强的化学键或相互作用,提高复合材料的性能和寿命。该法的缺点是操作复杂,设备要求高,反应条件苛刻,成本较高,适用于小规模生产。

(3)分子设计法

该法是指利用分子模拟、分子设计等技术,设计出具有特定结构和功能的碳纳米材料,与传统路用材料复合,制成碳系路用机敏材料。该法的优点是碳纳米材料的结构和功能可以根据需要进行定制,能够实现对复合材料的性能和功能的精确控制和优化。该法的缺点是技术难度大,设备要求高,成本较高,适用于高端生产。

三、结论

本文探讨了新型道路材料在市政道路建设中的应用,分析了再生沥青混合料和碳系路用机敏材料的制备方法、优点和缺点,指出了它们可以提高道路的性能和寿命,降低道路的成本和环境影响,增强道路的智能和绿色特性,实现道路建设的可持续发展。本文为市政道路建设提供了一些新的思路和方案,也为新型道路材料的研究和开发提供了一些借鉴和启示。

参考文献

[1]陈从超. 沥青砼材料在市政道路施工中的运用研究[J]. 建筑·建材·装饰,2023(13):1-3.

[2]邓凤霞,祝廷尉.市政道路沥青路面加铺再生施工技术研究[J].交通世界,2021,(24):102-103.

[3]洪增辉.沥青混合料绿色再生工厂生产质量控制研究[D].重庆交通大学,2020.

[4]姚占勇,陶瑞,张晓萌等.监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法[P].山东省:CN105300575B,2018-07-17.