道路工程材料

绪论

一、道路工程材料的发展历史及趋势

早在公元前3000~公元前2000年，人类就开始使用石膏和石灰砂浆作为胶凝材料。在公元前16世纪至公元前11世纪的商朝殷墟中，考古学家发现有碎陶片和砾石铺筑的路面，并出现了大型的木桥。那时的人们已经懂得夯土筑路，并利用石灰稳定土。到公元初，古希腊人和罗马人开始在石灰中掺入火山灰以提高强度和抵抗水的侵蚀。1796年，罗马水泥问世，这时人们开始用天然水泥岩（黏土含量为20%~25%的石灰石）煅烧、磨细，制得天然水泥。由于天然水泥岩材料有限，人们开始人工配制水泥。1824年，英国泥瓦工约瑟夫·阿斯普丁（Joseph Aspdin）首先取得了波特兰水泥生产的专利权。从此，人类社会进入了人工配制胶凝材料的新阶段。

据考古资料记载，世界上最早的沥青路面是距今约3000年前的古巴比伦仪仗大道。它约有20m宽，道路中间是由残损不全的大块砖头和天然沥青铺成的沥青路面。印加帝国在15世纪采用天然沥青修筑了沥青碎石路。英国于1832~1838年用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路；法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路；到20世纪，石油沥青成为使用量最大的铺路材料。我国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。1949年以后，随着我国自产路用沥青材料工业的发展，沥青材料被广泛应用于城市道路和公路干线的修建。

材料科学的不断发展为人类提供了优质的工程材料，推动了国民经济和道路交通事业的

蓬勃发展。伴随着科学技术的不断进步和自然环境对人类提出的更高要求，在今后一段时期

内，道路工程材料将逐步向以下几个方向发展。

（1）高性能材料。研制轻质、高强、高耐失性、高耐火性、高抗震性、高保温性、高吸声性、优异装饰性及优异防水性的材料，对提高道路建筑物的安全性、适用性、艺术性、经济性及使用寿命等有着非常重要的作用。

（2）多功能复合型材料。利用复合技术生产的多功能材料、特殊性能材料及高性能材料，将对提高建筑物的使用功能、经济性及加快施工速度等有着十分重要的作用一

（3）可循环再利用材料。充分利用工业废渣以及建筑垃圾生产建筑材料，实现建筑材料循环利用，以保护自然资源和生态环境。

（4）节能环保材料。研制和生产低能耗的新型节能建筑材料，可降低建筑材料和建筑物的成本以及建筑物的使用能耗。同时研发及应用具有改善环境功能的材料，例如净化空气、防噪声、降低热岛效应、自发电及自融雪化冰材料等。

二、道路工程材料的应用

道路工程材料是道路、桥梁、隧道等工程结构物的物质基础，材料的性质对结构物的使用性能、坚固性和耐久性起着决定性的作用，材料的选用与工程造价也有着密切的关系，材料的发展则可促进结构设计和施工工艺的发展。

道路工程结构物终年裸露于自然环境中，承受瞬时、反复荷载的作用，材料的性能和质量对结构物的使用性能和工程结构物寿命有着极为重要的影响。在道路工程建设中，材料的选择、生产、使用不合理，检验标准不合适，都可能导致工程的质量缺陷，甚至造成重大质量事故。近年来，由于交通量的迅速增长和车辆行驶的渠化，一些高等级沥青路面出现较严重的波浪、拥包、车辙现象，这都与材料的性质有关。

道路工程材料的费用在道路工程总造价中占50%~60%。在实际工作中，材料的选择、使用及管理对工程成本影响很大。同时，材料科学的不断发展及新型道路工程材料的不断涌现，势必会对工程结构物的设计方法和施工工艺提出更高的要求，从而推动结构设计与施工技术的发展。

三、本课程研究内容与任务

道路工程材料是研究道路与桥梁建筑用各种材料的组成、性能和应用的一门课程。它是道路桥梁与渡河工程、土木工程、交通工程等专业的一门技术基础课，与物理、化学等基础课以及材料力学、工程地质等基础技术课有着密切的联系。

本教材主要讲述了以下一些常用的道路工程材料：

1.岩石与集料

岩石与集料包括人工开采的岩石或轧制的碎石以及地壳表层岩石经风化而得到的天然砂砾。这类材料是道路、桥梁工程结构中使用量最大的材料。其中尺寸较大的块状石料经加工后，可以直接用于砌筑道路、桥梁工程结构物或铺筑隧道基础，性能稳定的岩石集料可用于配制水泥混凝土和沥青混合料。

2.无机结合料及其混合料

无机结合料包括石灰、水泥、性能稳定的粉煤灰及其他工业废渣。路桥工程中使用最多的……