基于環保理念的特殊橋梁工程路基路面材料選擇與性能研究

摘要 該文旨在探索基于環保理念的特殊橋梁工程路基路面材料選擇與性能。以G工程為案例，分析傳統材料與環保材料之間的差異性，根據分析選擇了再生混凝土（EcoMix-200）、透水混凝土（AquaPermea-300）、植筋土（GreenMesh-100）作為路基、路面材料，并進行了性能測量，測試結果顯示：三種材料的抗壓強度、疏水性等指標均表現優秀，符合設計要求。

關鍵詞 環保理念；特殊橋梁；橋梁工程；路基材料；路面材料

中圖分類號 U416.1;U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0068-03

當前，全球環境問題日益突顯，氣候變化、資源枯竭、生態破壞等不可忽視的挑戰催生了對可持續發展的迫切需求。傳統橋梁工程往往在材料選擇與施工過程中忽略了對環境的影響，導致資源浪費、污染排放等問題的日益加劇[1]。因此，該文以環保理念為出發點，選取橋梁工程的路基路面材料為研究對象，旨在深入探索在環境友好型橋梁工程中，選擇合適的路基、路面材料所涉及的關鍵技術與性能參數。

1 項目概況

該研究選取了位于貴州峽谷區的G典型特殊結構橋梁作為研究對象，旨在基于環保理念深入研究路基路面材料的選擇與性能優化。該橋梁地理位置獨特，位于云貴高原東南坡向廣西丘陵過渡地帶，地形復雜，環境條件多變。橋梁全長532 m，主跨設計為174 m的特殊高架橋。該工程地處峽谷區，地形多變，考慮地質差異，橋梁基礎采用深基礎設計，通過深層地質勘探，確定了多層次的基巖結構。橋梁結構采用空間曲線設計，來適應峽谷的曲線形態，并結合數字化建模技術，優化了橋體形狀，提高了橋梁整體抗風性和結構穩定性。

2 路基材料選擇與對比

在特殊橋梁工程中，路基材料的選擇對整體工程的環保性和性能表現起著至關重要的作用。該研究以環保理念為導向，深入探討不同路基材料的選擇，并進行性能對比研究，進而尋找最適合特殊橋梁工程的可持續解決方案。

2.1 傳統路基材料

（1）瀝青混凝土。傳統常用的路基材料之一，具有較好的抗壓性和耐久性，但其生產過程涉及大量能源和天然資源消耗，且產生的有害氣體會對環境造成影響[2]。

（2）碎石土。另一種傳統選擇，具有較好的排水性和承載能力，但在挖掘和加工過程中可能對生態環境產生一定的影響，同時資源開采對地質環境也帶來一定風險[3]。

2.2 環保路基材料

（1）再生混凝土。采用廢棄混凝土回收再利用，降低了新鮮水泥的使用，減少了對自然資源的開采，同時能有效減少建筑廢棄物的堆放量，符合環保理念[4]。

（2）植筋土。利用植物纖維增強的土壤，不僅具有較好的抗壓性和排水性，還有助于土壤的生態穩定，有利于植被的生長和根系的發育[5]。

2.3 路基材料對比分析

路基材料對比如表1所示。

根據表1所示，可以發現：

（1）環保性方面。傳統路基材料在生產和使用階段可能產生大量二氧化碳和其他有害物質，而環保路基材料如再生混凝土和植筋土，在制備過程中減少了對新鮮資源的依賴，有利于減少碳足跡和環境污染[6]。

（2）經濟性方面。傳統路基材料通常在市場上較為成熟，成本相對較低。而環保路基材料的成本可能略高，但考慮長期的環保效益和可持續性，整體經濟性值得進一步探討。

（3）性能方面。針對特殊橋梁工程的要求，路基材料的抗壓性、耐久性、排水性等性能需要進行深入對比，確保選擇的材料能夠滿足工程的長期穩定性和安全性要求。

3 路面材料選擇與對比

在特殊橋梁工程中，路面材料的選擇對于工程的安全性、耐久性以及整體環保性具有重要影響。該研究以環保理念為導向，深入研究不同路面材料的選擇，并進行性能對比，旨在為特殊橋梁工程提供環保、穩定且經濟的路面設計方案。

3.1 傳統路面材料

（1）瀝青混凝土路面。瀝青混凝土路面是一種常見的道路鋪設材料，其主要成分包括瀝青（瀝青膠）、礦料（骨料）和細料。

（2）瀝青面層。瀝青面層是瀝青混凝土路面結構中的表層，由瀝青與骨料混合形成。

3.2 環保路面材料

（1）透水混凝土路面。透水混凝土路面具有良好的透水性，通過其表面的微孔結構，能夠促使雨水迅速滲透到路面下層，減緩雨水徑流并有助于地下水的補給。

（2）再生橡膠路面。再生橡膠路面原料來自廢棄輪胎和橡膠制品，通過加工和再生工藝，將橡膠顆粒與適當的瀝青混合，形成路面材料。

3.3 路面材料對比分析

路面材料對比如表2所示。

根據表2所示，可以得出如下分析：

（1）環保性方面。傳統路面材料在生產和使用階段可能產生大量有害物質，而透水混凝土和再生橡膠路面采用了環保材料，有助于減小對環境的負面影響。

（2）經濟性方面。傳統路面材料通常在市場上成熟，成本相對較低。然而，透水混凝土和再生橡膠路面雖然在初期可能成本較高，但從長遠來看，可減少維護費用，并符合可持續發展理念。

（3）性能方面。針對特殊橋梁工程的要求，路面材料的抗滑性、耐久性、透水性等性能需要進行深入對比，以確保選擇的材料能夠滿足工程的長期穩定性和安全性要求。

4 該工程材料選擇與性能測試

為確保特殊橋梁工程的環保理念貫徹實施，該工程選擇了以下環保路基和路面材料，并進行了相關性能測試。表3列出了選擇的具體材料、型號及其詳細參數：

4.1 測試設計

（1）再生混凝土（EcoMix-200）測試設計。為確保特殊橋梁工程的環保理念貫徹實施，該工程選擇了再生混凝土（EcoMix-200）作為環保路基材料。為評估其性能，進行抗壓強度測試，驗證再生混凝土的承載能力，測試采用靜態壓力加載方法，樣品尺寸為標準立方體。同時，進行耐久性測試，模擬多年使用情況，包括多周期凍融循環實驗和濕熱循環實驗，評估混凝土性能的變化。

（2）透水混凝土（AquaPermea-300）測試設計。為保障特殊橋梁工程的環保施工，該工程選擇了透水混凝土（AquaPermea-300）作為環保路面材料。測試設計包括抗滑性測試，主要評估透水混凝土在濕滑條件下的抗滑性，測試采用摩擦系數測試儀模擬濕滑路面情況。

（3）植筋土（GreenMesh-100）測試設計。為提升

特殊橋梁工程的環保性能，該工程選擇了植筋土（GreenMesh-100）作為輔助材料。測試設計包括抗壓強度測試，主要評估植筋土的承載能力，測試采用靜態壓力加載方法，樣品尺寸為規定的圓柱體。進行排水性測試，使用排水試驗臺模擬雨水流失情況，測定其排水性能，評估植筋土在雨水排放方面的性能。同時進行含水量測試，采用稱重法或烘干法，了解植筋土的水分狀態對性能的影響。

4.2 測試數據

（1）再生混凝土（EcoMix-200）測試結果如表4所示。

（2）透水混凝土（AquaPermea-300）測試結果如表5所示。

（3）植筋土（GreenMesh-100）測試結果如表6所示。

4.3 結果分析

（1）再生混凝土（EcoMix-200）測試結果分析。如表4所示，再生混凝土（EcoMix-200）的測試結果說明了其卓越性能情況，從數據來看，三份樣品的抗壓強度均成功達到設計要求，表現出出色的承載能力。在耐久性測試方面，通過多周期凍融循環和濕熱循環實驗，觀察到混凝土在極端的氣候條件下依然能夠保持出色的穩定性。表明在實際工程中，EcoMix-200不僅能夠滿足結構的強度要求，且在長期使用過程中能夠保持其性能，可以有效延長其使用壽命。這種環保路基材料的可靠表現為特殊橋梁工程提供了可持續發展的解決方案，有助于降低對自然資源的依賴，體現了環保理念在工程實踐中的積極應用。鑒于EcoMix-200在多方面的測試中均展現了其全面的性能優勢，因此，選擇EcoMix-200為特殊橋梁工程的路基材料可以為工程的可持續性、抗凍性和抗壓性等方面提供可行的環保解決方案。

（2）透水混凝土（AquaPermea-300）測試結果分析。如表5所示，透水混凝土（AquaPermea-300）首先在抗滑性方面，其表現出來的良好的摩擦系數表現確保了其在濕滑條件下出色的抗滑性能。對于特殊橋梁工程的安全性至關重要，尤其是在降雨天氣和濕滑路面時，抗滑性能更好的路面材料可以對行車安全起到更好的保護作用。其次，AquaPermea-300的透水性能在水流滲透實驗中表現較好，其能夠做到迅速高效地滲透水分，不但符合設計的基本要求，同時為特殊橋梁工程提供了一種有效的雨水排水解決方案，有助于減少雨水積聚，從另一個角度提高路面的抗滑性。同時，AquaPermea-300的含水量相對較低，這對于路面的長期穩定性和維護至關重要。低含水量有助于減少路面的膨脹和收縮情況，從而提高路面的耐久性，降低路面的維護成本。選用AquaPermea-300作為環保路面材料，不僅可以提高道路的安全性和可靠性，同時也可以體現工程實踐中對于可持續性和環保理念的重要堅持。

（3）植筋土（GreenMesh-100）測試結果分析。如表6所示，植筋土（GreenMesh-100）在多方面測試中均呈現出不錯的綜合性能。首先，三份樣本的抗壓強度均滿足設計要求，符合橋梁結構支撐材料的相關要求。通過靜態壓力加載測試，驗證了其在負荷條件下的相關表現，68～75 MPa的抗壓強度已經可以為特殊橋梁工程提供堅實的基礎。其次，植筋土也表現出優異的排水性能，通過使用排水試驗臺模擬雨水流失情況，觀察到植筋土有效地促進了雨水的迅速排除，從而降低了路面積水的風險。這種排水性能的出色表現不僅提高了道路的抗滑性，還有助于保持路面的穩定性。最后，植筋土的含水量適中，這在維持土壤結構的穩定性方面幫助巨大，適度的含水量有助于防止土壤的干裂和松散，可以提高土壤的整體穩定性，從而降低路基材料的沉降風險。綜合來看，GreenMesh-100不僅具備出色的抗壓強度和排水性能，其含水量的合理調控也為土壤結構的長期穩定性提供了有效保障。

5 結論

在環保理念的引導下，該研究在特殊橋梁工程中選取了三種環保路基與路面材料并進行全面的性能測試。

（1）再生混凝土（EcoMix-200）的抗壓強度在33～38 MPa之間，具備良好的耐久性，滿足工程設計的要求，并在多周期凍融循環和濕熱循環實驗中表現出出色的穩定性，為工程提供了可靠的路基材料選擇。

（2）透水混凝土（AquaPermea-300）摩擦系數在0.82～0.88之間，透水性和含水量方面均取得了優異的成績。其卓越的排水性能和抗滑性使其成為環保路面的理想選擇，可以為特殊橋梁工程提供可持續的路面材料。

（3）植筋土（GreenMesh-100）的抗壓強度為68～75 MPa之間，可以成功滿足橋梁結構的支撐和排水需求，為工程提供了出色的輔助材料。

參考文獻

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收稿日期：2024-02-23

作者簡介：潘忠平（1987—），男，本科，工程師，研究方向：道路橋梁隧道施工管理。