環(huán)保型路面材料與結構

內容概要

　　《環(huán)保型路面材料與結構》是新一代路面的典型代表。本書匯集了作者在該領域的主要研究成果，系統(tǒng)闡述了透水、低噪聲、低吸熱、除冰雪、反光以及分解尾氣等環(huán)保型路面的提出背景、技術現(xiàn)狀、材料組成設計方法、結構功能設計要求以及施工控制技術及應用狀況等。
　　本書可供從事城市道路、公路、機場工程、廣場工程等鋪面設計、施工、管理的技術人員以及高等院校相關專業(yè)的師生參考。

作者簡介

沙愛民，男，生于1964年1月，中共黨員，工學博士、長安大學公路學院教授、博士生導師。獲得了國家自然科學基金、霍英東青年教師基金、交通部優(yōu)秀專業(yè)技術人才基金等資助?，F(xiàn)任長安大學副校長等職。 交通部首批“新世紀十百千人才工程”第一層次人選。先后參加或主持完成科研項目七項，其中包括國家八五重點科技攻關項目和陜西省自然科學基金項目。在國內外學術刊物、學術會議上，公開發(fā)表學術論文40余篇。我開展環(huán)保型路面方面的研究始于20世紀90年代后期。記得留學回國后不久，西安當時沙塵天氣多，城市又缺水，報刊對此報道較多。出于對城市環(huán)境的關注，在閱讀國內外文獻的基礎上寫了一篇涉及全透水路面材料和結構方面的論文，分析透水路面的發(fā)展前景，并在1998年于清華大學召開的全國土木工程學會第八屆年會上發(fā)表。記得當時有一位香港來的學者提問，認為這樣的路面成本會非常高，很難有實用價值。我認為這取決于社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們對路面功能的要求，而這些往往比預想的要快得多。2003年我隨當時的交通部技術考察團去歐洲進行大約一個月的考察，期間就發(fā)現(xiàn)多孔路面已經(jīng)在荷蘭、德國等應用。國內當時高速公路建設正如火如荼，人們更多的是在關心普通瀝青路面的病害問題。后來去日本考察得知，日本的新修或改建的城市道路路面基本都已經(jīng)采用排水路面。此后，國內有關部門學習國外新型路面結構，鋪設了一些以開級配磨耗層為代表的排水路面，目的是提高路面的抗滑性能。
此后的十多年里，出于利用工業(yè)和生活廢渣、提高路面抗水損害能力以及適應路面安全維護等需求，我先后開展了反光路面、排水路面、融冰雪路面等方面的研究，但是并未深入思考這些課題之間的相關性和系統(tǒng)性。而在此期間，國外尤其是日本等國在功能性路面方面商業(yè)材料的開發(fā)和應用發(fā)展得很快。
社會的變化永遠快于人們的想象。本世紀初以來，缺乏環(huán)保意識的經(jīng)濟發(fā)展模式和基礎設施建設方式使自然環(huán)境問題變得愈來愈突出，與此同時，人們對生活水平的要求卻愈來愈高。國家也適時地提出了建設資源節(jié)約、環(huán)境友好“兩型”社會的發(fā)展方向，城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展成為國家中長期科技發(fā)展綱要的主要研究領域，城市基礎設施功能提升成為該領域“十一五”期間研究的重要課題。在此形勢下，我有機會以環(huán)保型道路建造和維護技術為主題，組織開展這方面的系統(tǒng)研究。在課題的研究中，我也在不斷地思考開展環(huán)保型道路研究的社會價值和科學意義的真正所在。
道路的出現(xiàn)最初是為了滿足人們便利、快捷的通行需要，而這種需要對現(xiàn)代社會的發(fā)展已經(jīng)變得必不可少，同時這種便利與快捷的內涵也在不斷地深化和更新。道路與人的關系越來越密不可分，其結果是公路、城市道路、廠區(qū)道路、機場、廣場、停車場等正在遍及城市和連接鄉(xiāng)鎮(zhèn)。路面不僅是汽車行駛、行人行走的通道，而且已經(jīng)成為人們工作和生活的環(huán)境！
傳統(tǒng)路面作為道路結構中與行車荷載和自然環(huán)境直接相作用的組成部分，對其提出的要求是承重、平整、安全、耐久。而現(xiàn)代路面除了要有上述從保證正常的道路行駛條件出發(fā)而提出的基本要求之外，還應該有從作為人類環(huán)境的角度出發(fā)，提出的透水、降噪、低吸熱、除冰雪、減小汽車尾氣污染、誘導視覺等新的環(huán)境友好功能。
我認為這種對路面從單一的通道功能到綜合的通道加環(huán)境功能認識的改變，其意義不僅僅在于拓展路面的功能，而且是在于引發(fā)路面技術的變革。這將導致路面材料和結構技術設計理念的改變，乃至新一代路面設計理論和施工技術的形成，其中之一便是多孔路面的設計理論、材料制備以及結構建造和維護技術。其結果將豐富和發(fā)展現(xiàn)代道路工程以及相關學科知識體系，帶動現(xiàn)代道路工程技術進步和相關社會產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在此認識的支配下，原本看似分散、關聯(lián)性不大的理論和技術，很快形成了明晰的主線和一致的方向，也最后形成了這本書的整體架構和有機內容，并且從中可以看出尚有很多需要研究和發(fā)展的地帶和空間。以環(huán)保型路面為題目撰寫這本書籍，著實旨在推崇構建環(huán)保型路面技術體系，更新路面設計理念和方法，豐富道路工程學科知識，適應社會發(fā)展要求。
本書是我開展環(huán)保型路面研究以來，進行縱向和橫向課題研究，指導搏士和碩士論文研究等，尤其是主持開展國家“十一五”科技支撐計劃課題“環(huán)保型道路建造與維護技術”研究所獲成果的匯集。
全書共分15章，第1章綜述技術背景和國內外相關技術狀況；第2、3章是以透水路面為主題的透水瀝青路面材料和瀝青路面透水特性；第4、5、6章是以低噪聲路面為主題的低噪聲多孔瀝青路面、低噪聲多孔水泥路面以及瀝青路面的吸聲特性；第7、8、9、10章是以低吸熱路面為主題的保水式路面、遮熱式路面、熱阻式路面以及瀝青路面熱效應；第11、12、13章是以除冰雪路面為主題的彈性除冰雪路面、微波融冰雪路面以及能量轉化型熱力融冰雪路面；第14章是體現(xiàn)兼有提高視覺和廢物利用功能的反光玻璃瀝青混凝土路面；第15章是吸收分解尾氣路面。
全書由長安大學的沙愛民教授組織策劃、撰寫(第1、4、5、7~9、14章)和統(tǒng)稿工作，其中參加具體撰寫的人員有：長安大學的蔣瑋博士（第2、3章）、齊琳博士（第6章）、趙昕博士（第10章）、郭德棟博士（第12章），以及合作研究的哈爾濱工業(yè)大學譚憶秋教授、徐慧寧博士和大連海事大學周純秀副教授（第11、13章），中國建筑材料科學研究總院王曉燕高工和深圳市海川實業(yè)股份有限公司王守臣高工（第15章）。
參加相關內容研究的還有沙愛民教授指導的碩士李矗、萬海峰、潘熙洋、劉蓮馥、程誠、孫高峰、張冬梅、劉佳、湯琨、路俊杰、盧欣，以及其研究團隊的長安大學裴建中副教授和胡力群副教授等，在此特別致謝。借此機會感謝科學技術部社會發(fā)展司和住房與城鄉(xiāng)建設部科技司在“十一五”科技支撐計劃課題的立項和執(zhí)行過程中給予的支持和指導，感謝中國城市規(guī)劃設計研究院馬林總工程師對相關項目開展提供的指導和幫助。
由于作者水平所限，書中不足之處在所難免，歡迎批評指正。

沙愛民
2011年夏 于長安大學 西安

書籍目錄

前言
第1章 緒論
1.1 透水路面
1.1.1 問題的提出
1.1.2 透水路面的特點
1.1.3 透水路面技術狀況
1.2 低噪聲路面
1.2.1 問題的提出
1.2.2 低噪聲路面的特點
1.2.3 低噪聲多孔瀝青路面技術狀況
1.2.4 低噪聲多孔水泥路面技術狀況
1.3 低吸熱路面
1.3.1 問題的提出
1.3.2 保水式路面技術狀況
1.3.3 遮熱式路面技術狀況
1.3.4 熱阻式路面技術狀況
1.4 除冰雪路面
1.4.1 問題的提出
1.4.2 彈性顆粒除冰雪路面技術狀況
1.4.3 熱力除冰雪路面技術狀況
1.4.4 微波除冰雪路面技術狀況
1.5 反光路面
1.5.1 問題的提出
1.5.2 國內外研究狀況
1.6 分解尾氣路面
1.6.1 汽車尾氣的主要成分及危害
1.6.2 汽車尾氣污染治理方法
1.6.3 分解汽車尾氣的路面材料國內外研究狀況
參考文獻
第2章 透水瀝青路面材料
2.1 透水瀝青混合料空隙特性與滲透規(guī)律
2.1.1 空隙細觀幾何特性
2.1.2 空隙滲透特性
2.1.3 空隙堵塞特性
2.1.4 集料粒徑對空隙率的影響規(guī)律
2.1.5 空隙率預估模型
2.2 透水瀝青混合料材料組成設計
2.2.1 基于DEM方法的混合料級配優(yōu)化
2.2.2 瀝青用量確定方法優(yōu)化
2.2.3 透水瀝青混合料設計流程
2.3 透水瀝青混合料路用性能
2.3.1 水熱性能
2.3.2 低溫及抗凍性能
2.3.3 疲勞特性
2.3.4 熱物性能
參考文獻
第3章 瀝青路面結構透水特性
3.1 透水瀝青路面結構設計系統(tǒng)
3.1.1 透水瀝青路面結構分類
3.1.2 透水路面排水系統(tǒng)設計
3.1.3 透水瀝青路面結構層厚度
3.1.4 透水瀝青路面層間結合
3.1.5 美國透水性瀝青路面結構形式分析
3.1.6 透水瀝青路面結構類型推薦
3.1.7 透水瀝青路面結構設計方法
3.2 透水瀝青路面結構設計要求
3.2.1 透水設計
3.2.2 承載力驗算
3.3 瀝青路面透水功能設計
3.3.1 達西定律及其適應范圍
3.3.2 透水系統(tǒng)模型
3.3.3 滲透系數(shù)
3.3.4 滲透試驗
3.4 透水瀝青路面降雨入滲模型與透水功能評價
3.4.1 降雨過程的數(shù)學模型
3.4.2 雨水入滲的物理過程
3.4.3 路面透水模型參數(shù)確定方法
3.4.4 路面透水模型的建立與透水功能評價
3.5 透水瀝青路面結構層材料要求
3.5.1 透水面層
3.5.2 過濾層
……
第4章 低噪聲多孔瀝青路面
第5章 低噪聲多孔水泥混凝土路面
第6章 瀝青路面吸聲特性
第7章 保水式路面
第8章 遮熱式路面
第9章 熱阻式路面
第10章 瀝青路面熱效應
第11章 彈性除冰雪瀝青路面
第12章 微波融冰雪路面
第13章 能量轉化型熱力融冰雪路面
第14章 反光玻璃瀝青混凝土路面
第15章 吸收分解汽車尾氣路面
參考文獻

圖書封面

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