道路工程：材料作用及性质

材料是工程结构物的物质基础，材料质量的优劣以及配制是否合理，选用是否适当等，均直接影响结构物的质量。在道路结构物的修建费用中，用于材料的费用约达30%～50%，某些重要工程甚至可达70%～80%。所以节约工程投资，降低工程造价，认真合理地选配和应用材料具有很大的潜力。随着筑路材料品种的增加和性能的改善，将促进新技术、新设计、新工艺的发展。所以对道路建筑材料的研究，是推进道路工程技术发展的重要基础。

道路是一种承受频繁交通瞬时动荷载的反复作用的结构物，同时又是一种无遮盖而裸露于大自然的结构物。它不仅受到交通车辆施加的极其复杂的力系的作用，同时又受到各种复杂的自然因素的恶劣影响。在道路路面上由于车辆水平与竖直动力的作用，在运行频繁时，路面材料会出现多次重复的不同大小、不同类别的应力。久而久之，荷载就使得路面材料强度削弱，而路面在压力、冲击、剪力影响之下逐渐压毁、劈裂、磨耗。在很大的各种力的作用下，整体的路面上可能出现裂隙。在水平力作用下，材料可能出现塑性推移，道路路面材料的磨耗和压毁，个别组成颗粒的粉碎、空洞、破裂，皱纹的出现等引起材料的总破坏，造成道路路面质量的恶化，而最后使路面破坏。

自然因素的作用也会对路面造成损坏。落在路面上的水，可以破坏路面的粘聚力；溶解某些物质并使材料软化，因而降低材料和整个路面强度。在冰冻时，留存在孔隙中的水的体积胀大，而在反复的冻融过程中使路面破坏。透进路基的水可以降低土壤的承载能力，这样就引起了路面的不同变形。风也能将路面损坏产物从道路行车部分吹走，其结果使下层尚未遭破坏的结构物暴露出来。昼夜与季节温度的变化引起路面中应力的周期性变化，这样会导致路面的膨胀、收缩、皱纹与裂缝的出现，使有机胶结材料轻质成分被蒸散。

由于建筑材料在道路建筑物中承受各种样式的破坏作用，因此用于修筑道路结构物的材料，不仅需要具有抵抗复杂应力复合作用下的综合力学强度性能，同时还要保证在各种自然因素的长期恶劣影响下综合力学强度不发生明显的衰降，这就是所谓持久稳定性。为保证这些性能，通常要求建筑材料具备下列四方面的性质。

1.力学性质

力学性质就是材料抵抗车辆荷载复杂力系综合作用的性能。目前主要是表征材料各种静态强度，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、冲击等。或者假定各种材料性能之间存在一定关系，以抗压强度作为基准，在材料试验时仅测定其抗压强度（标号），然后折算为其他强度。

2.物理性质(www.xing528.com)

材料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。材料在温度升高或含水率增加时，强度即显著降低。通常用热稳定性与水稳性等来表征其强度变化的程度。材料的物理性质可用某些物理常数来表征，如比重、容重、孔隙率等。这些物理常数是材料内部组成结构的反映，同时也和力学性质存在一定的关系，可以用以推断力学性质。

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能力。材料长期承受周围介质或其他侵蚀作用外，通常受到大气因素、日光中的紫外线、空气中的氧以及水的综合作用，引起“老化”。特别是沥青或各种有机材料更为显著。

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。例如水泥混凝土在成型以前要求有一定的流动性。

以上四方面性能是互相联系、互相制约的。在研究材料性能时，必须统筹考虑。