新型材料在道路設計中應用的探討

費慶華

（安徽省城建設計研究院　安徽　合肥　230051）

新型材料在道路設計中應用的探討

費慶華

（安徽省城建設計研究院安徽合肥230051）

隨著我國城市交通的快速發(fā)展，道路橋梁建設正在如火如荼的進行。道路是交通的紐帶，給人們的出行提供了便利。城市交通業(yè)的快速發(fā)展，極大的提高了對道路建設的要求。通過合理的規(guī)劃設計，完善道路交通職能，以滿足當前城市建設的要求。解決道路建設的能耗問題，是當前城市道路交通建設的重點。生態(tài)道路設計成為城市道路發(fā)展的新方向。本文結合新型材料在道路設計中的應用，對道路的生態(tài)化建設進行分析，探究道路生態(tài)設計對于城市生態(tài)建設的影響。

節(jié)能環(huán)保；道路設計；應用探討

前言

車輛的增多給城市交通造成了巨大的壓力，道路建設成為城市建設的重點工作之一。城市道路設計往往缺乏一定的規(guī)劃，以至于眾多城市的道路交通當中存在著諸多不合理的設計。當前，道路建筑材料主要是以混凝土、瀝青為主，存在著一定的能耗問題，環(huán)保性能較差。城市道路建設的大面積開展，新型材料開始應用于城市道路設計當中，實現(xiàn)了城市道路的生態(tài)化建設。

1　道路生態(tài)化設計的意義

在倡導節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代城市建設當中，新型材料的使用成為新的發(fā)展趨勢。新型道路建筑材料具有良好的環(huán)保性能，在城市道路設計當中得到廣泛的應用。根據(jù)城市道路交通的實際情況，結合道路結構的特點，進行生態(tài)設計。將新型道路建設材料實用性和環(huán)保性充分的發(fā)揮出來，在城市道路設計當中發(fā)揮其生態(tài)價值。當前我國的能源消耗和和環(huán)境污染問題日益嚴重，建設生態(tài)節(jié)約型城市已經(jīng)成為城市建設的戰(zhàn)略目標[1]。

傳統(tǒng)的道路建設，大多以混凝土和瀝青材料為主，材料本身就缺乏一定的環(huán)保性能，還會對環(huán)境造成一定程度的污染。該種材料的安全穩(wěn)定性較差，經(jīng)過一段時間的使用之后，容易發(fā)生損壞，影響道路的安全，阻礙城市交通的發(fā)展進程。另外，道路的維護也會消耗一部分能源材料，使得城市道路建設成為高能耗產(chǎn)業(yè)。面對當前嚴峻的能耗問題，將節(jié)約能源、減少消耗作為道路設計所圍繞的核心，從根本上解決道路建設的能耗問題。新型材料的應用，加強了道路建設的節(jié)能環(huán)保，形成生態(tài)化的城市道路設計，對于城市交通的發(fā)展有著積極的推動作用，對城市道路生態(tài)建設具有重要的意義[2]。

2　新型材料在道路設計中的應用

2.1土塑復合材料的應用

土塑復合材料是將廢棄塑料與土石、瀝青等材料進行復合開發(fā)，設計生產(chǎn)，形成具有極高環(huán)保價值的新型生態(tài)材料。通過相關的實驗檢測，對道路結構層次進行分析，對道路的荷載承受力做出相應的評估。土塑復合材料在經(jīng)過一段時間的使用之后，傳統(tǒng)道路結構的彎沉值變化較大，結構層承載負荷的能力下降，容易形成結構內(nèi)土體滲水而導致結構的穩(wěn)定性下降，而土塑復合材料由于其特殊的性質(zhì)，具有更好的結構穩(wěn)定性，保證道路結構的安全穩(wěn)定。土塑復合材料的應用，將荷載壓力由集中變?yōu)榉稚ⅲ瑯O大地減輕了道路結構的荷載。土塑復合材料有著很好的柔韌性，在負荷承載力方面同樣不輸于傳統(tǒng)道路建筑材料結構。相比于混凝土、水泥以及瀝青等材料，土塑復合材料良好的負荷承載性能，可以有效地延長道路的使用壽命，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建設目標。因此，作為既環(huán)保、使用性能更佳的土塑復合材料來說，值得道路設計建設廣泛應用和推廣[3]。

以某國道工程為例。2013年5月，該國道工程首次利用再生塑料在道路結構當中，進行道路改造，并經(jīng)過后期維護，獲得了良好的效果。該國道工程路線全長7.562km，以《公路工程技術標準》規(guī)定的一級公路標準建設，設計速度60km/h，路基寬度30m，由傳統(tǒng)瀝青、混凝土材料結合土塑復合材料；全線共設置大橋1025m/3座，短隧道430m/1座，涵洞14道。項目投資估算為28850.32萬元，其中環(huán)保投資200.45萬元，工程計劃2013年開工建設，2015年建成通車，建設工期約為2年，設計使用年限為15年。

通過結構計算，對道路等級、荷載等級進行評估。設計層厚度取整，對路面結構進行設計，經(jīng)過多次試驗，選擇最佳材料設計厚度，并將土塑復合材料作為替代材料進行應用。再次進行試驗，并進行相應的調(diào)整，根據(jù)同之前幾組實驗數(shù)據(jù)的對比，各項系數(shù)都有了很大程度的提升，更加滿足技術要求。經(jīng)過鋪筑路面結構設計以及補充計算，得到最為科學合理的設計方案。經(jīng)過該設計方案建設的該國道工程，已于2015年投入使用。經(jīng)過后期觀察，根據(jù)道路使用情況得知，在使用期間，只經(jīng)過幾次小型的維護，未曾產(chǎn)生大的結構損壞，對于重車繁忙的該國道來說，其使用壽命有了極大的提升。

2.2生態(tài)混凝土材料的應用

混凝土作為應用最為廣泛的建筑材料，也同樣大量應用于道路建設當中。新型材料的開發(fā)與利用，對道路生態(tài)化建設起到了積極的作用。為了不讓混凝土這一優(yōu)質(zhì)材料被新型材料所淘汰，同時為了使其更加適應當前城市生態(tài)建設的發(fā)展要求。生態(tài)混凝土的開發(fā)成為混凝土材料的新的發(fā)展方向。傳統(tǒng)混凝土材料的應用，在一定程度上給環(huán)境造成了損害。混凝土材料的應用與環(huán)境形成了一種矛盾的關系。為了改變當前這種情況，為了更好的建設城市道路，實現(xiàn)生態(tài)化設計。生態(tài)混凝土的開發(fā)工作就由此展開。

根據(jù)道路設計的需要，新型生態(tài)混凝土有著不同的使用類型。①排水性混凝土的應用。傳統(tǒng)的密閉道路路面通透性差，容易產(chǎn)生積水問題，排水效率極低，給行車安全造成一定的威脅，給城市交通帶了不小的困擾。排水性混凝土能夠讓路面積水順利的滲入地下。②人造輕骨料混凝土的應用，該類型混凝土具有良好的吸音隔音效果，其作用就是降低由于行車而產(chǎn)生的巨大噪音，對出行和周邊居住提供一個良好的環(huán)境。③綠化混凝土的應用。開發(fā)出能夠適應綠色植物生長的混凝土材料，將綠色植被在該混凝土上種植，多用于道路中央隔離帶和兩側的綠化帶，對城市生態(tài)建設有著積極的發(fā)展意義[4]。

現(xiàn)以五臺山風景區(qū)行車觀光路段進行調(diào)查研究，其生態(tài)化建設對景觀綠化設計、交通等多方面產(chǎn)生了重要的影響。

該道路根據(jù)路段分為城市道路次干道Ⅰ級和Ⅱ級。和道路下埋設排水、燃氣、電路等管線，在道路中心線位置添加人行道和盲道，設置交通護欄，進行上下行車輛分離。路面采用瀝青混凝土路面，道路兩旁應用綠色混凝土材料，起到良好的環(huán)保功效。該條路段最小豎曲線半徑為R=2500m，最小坡段長度為158.33m。道路設計使用年限為20年。

考慮到對風景區(qū)周邊環(huán)境的保護，道路兩旁的綠化就顯得尤為重要。采用綠色混凝土。綜合考慮了當?shù)氐募竟?jié)氣候影響以及道路結構特點，選取合適的營養(yǎng)土并加入適量肥料，選擇合適的植物進行播種。在混凝土內(nèi)填充營養(yǎng)土漿，營養(yǎng)土鋪設和草種種植。最后，經(jīng)過兩個月的生長，形成道路綠化帶。投入使用之后，該條道路在投入使用之后，達到了良好的環(huán)保效果，對城市綠化起著積極作用。

3　道路新型材料的發(fā)展前景

道路新型材料的廣泛應用，解決了由于傳統(tǒng)材料所造成的環(huán)境污染問題。新型道路設計生態(tài)材料，在未來將會有更好的發(fā)展前景，完善新型生態(tài)材料，使其發(fā)揮更加全面的環(huán)保職能。更多的新型環(huán)保材料得到開發(fā)和生產(chǎn)，并廣泛應用于城市道路建設當中。新型生態(tài)材料除了具有良好的環(huán)保性能之外，經(jīng)濟價值潛力巨大，等待著深入的挖掘。新型材料一旦在城市道路設計當中得以廣泛的應用，同類型生態(tài)材料也會得到大量的開發(fā)生產(chǎn)，保證城市道路建設材料的充足供應。相比于傳統(tǒng)建設材料，新型生態(tài)材料的在道路建筑材料中占據(jù)著絕對的優(yōu)勢，擁有著極高的經(jīng)濟利用價值。新型材料的大量開發(fā)，帶來了巨大的經(jīng)濟效益。加快推動城市道路建設的發(fā)展，對城市交通的良好發(fā)展打下堅實的基礎[5]。

4　結論

能源消耗和環(huán)境污染是當前不得不面對的實際問題。作為城市建設當中重要的一部分，城市道路設計也正在朝著生態(tài)化的方向發(fā)展，新型材料的應用，實現(xiàn)了城市道路的生態(tài)化設計，推動城市交通的平穩(wěn)發(fā)展。新型生態(tài)材料憑借其極高的環(huán)保性能，將會廣泛應用于城市道路建設設計當中，擁有著有著極高的生態(tài)價值和實用價值。道路新型材料的應用，對于城市生態(tài)化建設具有重要的實際意義。

[1]聞武.綠色生態(tài)環(huán)保理念在道路設計中的應用[J].市政技術，2010，02：34～36.

[2]邱海東，南巍，李雪峰.低碳環(huán)保措施在道路設計中的應用[J].市政技術，2013，S1：12～14+19.

[3]林兵.土塑復合材料在道路結構中的應用研究[D].重慶交通大學，2008.

[4]俞斌.生態(tài)技術在道路設計中的應用研究[J].工程建設與設計，2006，01：52～54.

[5]李江偉.生態(tài)設計在城市道路中的應用研究[D].合肥工業(yè)大學，2009.

U412

A

1673-0038（2015）30-0314-02

2015-7-11