納米材料在路基路面中的應用分析

劉玉龍 王曉暢

摘要：隨著現代經濟的發展，現代交通車流量不斷增多，車輛的載重量也越來越大，普通瀝青路面在這些重車的作用下，路面開裂、坑槽和松散等問題也逐漸增加，這些問題出現的原因不僅是路面施工技術和設計的問題，其自身材料性能差也是一方面的原因。納米材料在路面上的應用可提高路面的使用性能，納米技術對傳統路面材料的優化可顯著提高傳統路面材料的使用壽命和使用優勢，并且納米材料生產方便，有良好的適用性，消耗低能量。本文概述了納米材料的關鍵性問題，以及在路基路面中的應用。

關鍵詞：納米材料;路基路面;應用分析

一、納米材料的概述

納米是一種很小的單位，納米材料是指在三維空間中至少有一堆處于納米尺度范圍（1nm-100nm）或由它們作為基本單元構成的材料。納米技術則是一種非常具有市場潛力的新興科學技術。普通路面的瀝青因其自身成分等方面的不足影響了路面感溫性能，路面高溫容易軟化流淌，低溫容易脆裂，難以滿足等級較高的路面使用需求。隨著近些年的經濟飛速發展，在納米材料技術研究方面，有了更前衛的意識和努力的方向，道路工作者已經開始將納米材料應用于路面建設的材料研究。納米材料有著傳統路基路面材料所沒有的性能，以其特有的光、電、熱、磁等性能為路面施工的發展帶來了前所未有的革命，從材料的功能性和智能化方面給予了關注。根據目前得到的研究結論，認為納米材料具有普通材料所不具備的五大特性：表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應和體積效應。這一系列效應導致納米材料在熔點、蒸氣壓、塑性形變等物理和化學方面有許多特殊的性能。

近幾年，隨著科技的提升和對環境的要求，美國聯邦公路局在道路材料納米層面上的應用進行了大量的研究，目前已取得豐富的研究成果。國內的研究學者對納米材料的研究逐步從宏觀到微觀，可以說，納米材料與技術已經成為普通路面的應用研究趨勢。

二、納米材料在路基路面中的應用

當今道路的建筑工程中，仍以瀝青材料為主體，在使用過程中，瀝青自身雖然具有一定的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗疲勞穩定性以及耐久性，但在目前經濟的發展，車輛的增多，重型車輛的加大，瀝青路面的破壞也隨之增多，路面沉陷、車轍、疲勞開裂以及推移等狀態，難以適應社會發展的需求，影響著路面建設的發展，導致使用過程中出現安全隱患，給人們的安全帶來威脅。研究表明，通過納米材料的改良可以行之有效地克服普通瀝青所存在的不足，延長路面的使用壽命和使用效果，解決瀝青路面出現的問題。

納米材料可以通過改變瀝青路基路面材料的微觀結構來實現其宏觀性能的改變，由于其獨特的表面特性，與瀝青發生相互作用后將會改變瀝青的界面特性，改善了瀝青的高溫穩定性和低溫抗裂性。納米材料帶來的路面功能化應用，納米材料可以用作紫外線吸收劑，抵抗瀝青的老化，吸收大范圍的紫外線，用作紫外線吸收抗老化劑，使路面瀝青的強度、韌性和耐磨性得到增強。在路面自凈方面，納米nio2作為一種常用的光催化劑，具有凈化空氣、殺菌、表面自凈等功能。對機動車輛排放的對人體有害的污染氣體進行分解清除，起到凈化空氣的作用。納米材料的應用還節約了能源的使用和費用的支出，減少了路面水損害，并且提高了路面使用率的同時還減少了路面維護需求。除了這些以外，對固體污染的處理也采用了納米技術，模擬出一種疏水耐臟材料，灰塵和污垢會隨水滴自動沖洗掉，應用到路面，將有效降低路面受水和一些污染物的影響，延長路面的使用壽命。

三、納米材料的應用特性

納米材料的費用與其他材料相比較而言略微偏高，但是會隨著科學技術的發展和制造工藝的提高，其成本會隨之降低。目前可以綜合納米材料與普通材料的使用，在經濟花費最小并且最有效的方法下解決問題。納米材料對自然環境和對人類健康的影響還需要研究，納米材料還存在很多潛在的不確定因素，尤其是合成后的納米材料或多或少還會存在一些雜質，在使用過程中應全面考慮納米材料合成中所存在的危害，在生產和使用過程中應更加關注最新的生物和化學的研究成果，篩選更加環保更加健康的納米材料。

納米材料在路基路面的應用中，要在微觀上均勻分散與瀝青中，采取適當、科學的技術手段和工藝措施，使二者良好混合，使其均勻穩定地分散與瀝青材料中，提高相容性和分散穩定性。對不同的納米材料進行系統性的研究，得到最有效地增強瀝青道路性能的納米材料。要不斷提高納米材料的制備技術和生產水平，形成納米材料路基路面的良好應用。

四、總結

路基路面的材料是一個傳統產業，在我國國民經濟發展中占有重要的地位，但實際應用性能中卻存在許多問題，需要進行高新技術的提升和改進，納米材料的應用是路基路面未來發展的一個重要趨勢，為路面的使用帶來許多功能，降低路基路面工程建筑的費用，延長了路面的使用壽命，減少了路面的污染，特別是在一些污染嚴重的大城市，有效降低了路面對環境的污染程度，比普通材料的路面更容易修補，還減少了路面維護費用。納米材料在道路工程領域已被關注，隨著我國科技更深入的研究，納米材料在路基路面的應用將有著更廣泛的發展前景。