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为白鹤重载公路3cm AC10功能层新结构施工现场。北京大兴国际机场开通至今已有一个多月，吸引了全世界的关注，运行平稳。大兴机场今天已经应用了许多最先进的技术。专家表示，跑道和停机坪项目应用了交通部发起的“重型水泥混凝土路面关键技术和工程应用”的成果，降低了建设成本，提高了服务质量。
铺路材料分为沥青混凝土和水泥混凝土。我们的大部分石油依赖进口，但中国是一个水泥生产大国，年产量为20亿吨，占世界总产量的70%以上。面对日益增加的交通量，提高机场、重载公路和港口堆场的重载水泥混凝土路面性能是我国交通建设领域的一个重要发展方向。
20世纪90年代末，交通运输部依托京大高速公路建设，开展了为期近20年的“重型水泥混凝土路面关键技术及工程应用”研究项目。本课题创新了力学计算模型，解决了湿陷性黄土引起的路面沉降，用新材料创新了施工工艺。通过近20年的研究，本课题极大地展示了水泥混凝土路面超强的承载能力和分散荷载的能力，并已成功应用于大兴国际机场、上海浦东机场、海南洋浦港1500公里高速公路和4000公里国道、省道交通部公路科学研究所研究员兼项目负责人田波博士说。该课题获得2018年国家科技进步二等奖。
在项目开始时，基本理论几乎是空白的。
1998年，田波博士和他的导师姚祖康教授加入“重型水泥混凝土路面关键技术及工程应用”项目组，参与(北)京大(大同)高速公路的建设。当时卡车轴重一般为20吨，是设计标准的两倍，导致路面使用寿命严重缩短，路面结构过早开裂，大修频繁田波说，由于修复混凝土板需要28天的道路封闭，国家每年必须大修数千公里的道路，每年的经济损失高达数亿元。
不仅使用寿命应保持30年，而且应能承受两倍以上的轴重。演示这条新高速公路时，沥青或水泥混凝土是否用作路面结构？当时的情况是沥青路面无法承受煤车的重载，而重载水泥混凝土路面的基础理论几乎是空白。
"水泥混凝土路面坚硬易碎，设计和施工容错率较低。这些特点导致了我国高速公路水泥混凝土路面的长期缺失。”然而，田波说，水泥混凝土路面维护成本低、抗重载、使用寿命长的优点也越来越受到重视。
统计显示，与沥青相比，水泥混凝土路面成本低30%，养护成本低50%。除了良好的道路承载能力外，其30年的使用寿命是沥青路面的两倍。
经过反复论证，水泥混凝土路面方案胜出，交通部公路科学研究所、山西省交通科学研究所、中国民航机场建设集团公司、同济大学等多家单位组成联合研究团队，从设计、施工到成套快速养护关键技术进行研究。
第一个困难是计算重载下混凝土路面的机械响应。经过3年多的时间，项目组开发了一套全新的力学响应计算理论，成功地将路面性能预测量表延长至30年的使用寿命，并编制了《重载交通水泥混凝土路面结构设计参数与表面功能研究》。
经过10年的交通，雨的问题完全解决了。
本月10日，田波皮带项目组完成了对白鹤重载公路的回访
“雨水渗入后，半刚性基层处的细骨料会流动。重型车辆在路面上滚动时，水泥混凝土板会发生错位和断裂，严重影响道路的畅通。”田波解释道。有必要开发一种新的基材来解决冲刷问题，并为混凝土板提供稳定的支撑，就像为混凝土板制作一双合适的鞋一样田波形象地说。
什么材料既经济又防水？研究人员巧妙地借用沥青等材料，前后花了三年时间开发出一种可水洗的柔性过渡功能层和一种具有适当刚性的松散结构。彻底解决了冲刷问题，功能层还具有自补偿和平缓冲击载荷冲击的能力田波表示，该技术减少了温度翘曲造成的结构空隙，解决了基层支撑不均匀的问题，抗侵蚀能力大大提高了近10倍，翘曲应力降低了28%，减少了2/3土地基的不均匀沉降等。相关研究形成《重载水泥混凝土路面结构设计关键技术研究》，并于2011年完成。同时，它已应用于全国各地的重载道路，包括白鹤重载道路。
开发“泡沫粉”来混合干混凝土和湿混凝土。
2014年2月15日，广西南宁市，自治区交通厅正在对“高速公路厚水泥混凝土路面铺装技术研究”的成果进行评估，该研究是“重型水泥混凝土路面关键技术及工程应用”的另一个子课题。
业内专家一致认为，本次工程开发的路面混凝土专用引气复合外加剂不仅能发挥其传统的引气和抗冻效果，而且能显著改善低坍落度路面的凝结和易性，增加流动性，减少混凝土离析和泌水，保证水泥混凝土路面的正常滑模摊铺。
2009年9月25日，期待已久的三江侗族自治县至柳州市高速公路启动。施工中出现的施工问题，即混凝土干硬性施工带来的矛盾。
“稀释混凝土流动性好，施工方便，但硬化干燥后，混凝土收缩很大，容易开裂。同时，薄混凝土混合料在施工过程中容易分层。砂浆层上浮，砾石层下沉。这种路面绝对不耐磨防滑。”田波说。
如何解决薄混凝土混合料的施工矛盾？最直接的方法是减少混凝土搅拌过程中的用水量，但此时混凝土变得干燥坚硬，不便于施工。就像用擀面杖揉面一样，只有适量的水才能揉面，而太干的面粉不能正常揉面田波说。
项目组试图使用一种“发泡粉”添加到干混凝土混合物中，使其蓬松。经过反复的实验建模和材料搜索，项目组成功地发明了一种高效引气材料，它将大量气泡引入混凝土混合物中。在混凝土拌合物的高频振动过程中，细小气泡聚集、迁移、漂浮，起到球体的作用，减小碎石之间的阻力，消除气泡等引起的蜂窝点蚀现象，从而促使混凝土拌合物振动后变得密实。
“‘路面表层结构‘露石混凝土双层铺装’等自主知识产权的施工方法和路面施工技术使混凝土均匀性提高了一倍以上，抗滑衰减延迟了近五倍，舒适度显著提高。”说起这些成就，田波非常自豪。
20年的研究和实践不仅系统地解决了重载水泥混凝土路面结构的理论、设计、施工和养护技术问题，而且突破了30年不大修路面的技术瓶颈。据最新统计，该课题技术直接服务于国内外许多重型机场、港口和高速公路的建设和维护项目。
