劉玉龍 王曉暢

摘要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)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(xiàn)的原因不僅是路面施工技術(shù)和設(shè)計(jì)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(yīng)用可提高路面的使用性能，納米技術(shù)對傳統(tǒng)路面材料的優(yōu)化可顯著提高傳統(tǒng)路面材料的使用壽命和使用優(yōu)勢，并且納米材料生產(chǎn)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(guān)鍵性問題，以及在路基路面中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：納米材料;路基路面;應(yīng)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(gòu)成的材料。納米技術(shù)則是一種非常具有市場潛力的新興科學(xué)技術(shù)。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(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在納米材料技術(shù)研究方面，有了更前衛(wèi)的意識和努力的方向，道路工作者已經(jīng)開始將納米材料應(yīng)用于路面建設(shè)的材料研究。納米材料有著傳統(tǒng)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(fā)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(guān)注。根據(jù)目前得到的研究結(jié)論，認(rèn)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(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和體積效應(yīng)。這一系列效應(yīng)導(dǎo)致納米材料在熔點(diǎn)、蒸氣壓、塑性形變等物理和化學(xué)方面有許多特殊的性能。

近幾年，隨著科技的提升和對環(huán)境的要求，美國聯(lián)邦公路局在道路材料納米層面上的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，目前已取得豐富的研究成果。國內(nèi)的研究學(xué)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(shù)已經(jīng)成為普通路面的應(yīng)用研究趨勢。

二、納米材料在路基路面中的應(yīng)用

當(dāng)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(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞穩(wěn)定性以及耐久性，但在目前經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(tài)，難以適應(yīng)社會發(fā)展的需求，影響著路面建設(shè)的發(fā)展，導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)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(xiàn)的問題。

納米材料可以通過改變?yōu)r青路基路面材料的微觀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其宏觀性能的改變，由于其獨(dú)特的表面特性，與瀝青發(fā)生相互作用后將會改變?yōu)r青的界面特性，改善了瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。納米材料帶來的路面功能化應(yīng)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(qiáng)度、韌性和耐磨性得到增強(qiáng)。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(jī)動車輛排放的對人體有害的污染氣體進(jìn)行分解清除，起到凈化空氣的作用。納米材料的應(yīng)用還節(jié)約了能源的使用和費(fèi)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(shí)還減少了路面維護(hù)需求。除了這些以外，對固體污染的處理也采用了納米技術(shù)，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(yīng)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(yīng)用特性

納米材料的費(fèi)用與其他材料相比較而言略微偏高，但是會隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)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(jīng)濟(jì)花費(fèi)最小并且最有效的方法下解決問題。納米材料對自然環(huán)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(zhì)，在使用過程中應(yīng)全面考慮納米材料合成中所存在的危害，在生產(chǎn)和使用過程中應(yīng)更加關(guān)注最新的生物和化學(xué)的研究成果，篩選更加環(huán)保更加健康的納米材料。

納米材料在路基路面的應(yīng)用中，要在微觀上均勻分散與瀝青中，采取適當(dāng)、科學(xué)的技術(shù)手段和工藝措施，使二者良好混合，使其均勻穩(wěn)定地分散與瀝青材料中，提高相容性和分散穩(wěn)定性。對不同的納米材料進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，得到最有效地增強(qiáng)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(shù)和生產(chǎn)水平，形成納米材料路基路面的良好應(yīng)用。

四、總結(jié)

路基路面的材料是一個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位，但實(shí)際應(yīng)用性能中卻存在許多問題，需要進(jìn)行高新技術(shù)的提升和改進(jìn)，納米材料的應(yīng)用是路基路面未來發(fā)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(fèi)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(yán)重的大城市，有效降低了路面對環(huán)境的污染程度，比普通材料的路面更容易修補(bǔ)，還減少了路面維護(hù)費(fèi)用。納米材料在道路工程領(lǐng)域已被關(guān)注，隨著我國科技更深入的研究，納米材料在路基路面的應(yīng)用將有著更廣泛的發(fā)展前景。