环保型路面材料与结构

出版时间：2012-5  出版社：科学出版社  作者：沙爱民  页数：872  字数：1300000  

内容概要

　　《环保型路面材料与结构》是新一代路面的典型代表。本书汇集了作者在该领域的主要研究成果，系统阐述了透水、低噪声、低吸热、除冰雪、反光以及分解尾气等环保型路面的提出背景、技术现状、材料组成设计方法、结构功能设计要求以及施工控制技术及应用状况等。
　　本书可供从事城市道路、公路、机场工程、广场工程等铺面设计、施工、管理的技术人员以及高等院校相关专业的师生参考。

作者简介

沙爱民，男，生于1964年1月，中共党员，工学博士、长安大学公路学院教授、博士生导师。获得了国家自然科学基金、霍英东青年教师基金、交通部优秀专业技术人才基金等资助。现任长安大学副校长等职。 交通部首批“新世纪十百千人才工程”第一层次人选。先后参加或主持完成科研项目七项，其中包括国家八五重点科技攻关项目和陕西省自然科学基金项目。在国内外学术刊物、学术会议上，公开发表学术论文40余篇。我开展环保型路面方面的研究始于20世纪90年代后期。记得留学回国后不久，西安当时沙尘天气多，城市又缺水，报刊对此报道较多。出于对城市环境的关注，在阅读国内外文献的基础上写了一篇涉及全透水路面材料和结构方面的论文，分析透水路面的发展前景，并在1998年于清华大学召开的全国土木工程学会第八届年会上发表。记得当时有一位香港来的学者提问，认为这样的路面成本会非常高，很难有实用价值。我认为这取决于社会经济的发展和人们对路面功能的要求，而这些往往比预想的要快得多。2003年我随当时的交通部技术考察团去欧洲进行大约一个月的考察，期间就发现多孔路面已经在荷兰、德国等应用。国内当时高速公路建设正如火如荼，人们更多的是在关心普通沥青路面的病害问题。后来去日本考察得知，日本的新修或改建的城市道路路面基本都已经采用排水路面。此后，国内有关部门学习国外新型路面结构，铺设了一些以开级配磨耗层为代表的排水路面，目的是提高路面的抗滑性能。
此后的十多年里，出于利用工业和生活废渣、提高路面抗水损害能力以及适应路面安全维护等需求，我先后开展了反光路面、排水路面、融冰雪路面等方面的研究，但是并未深入思考这些课题之间的相关性和系统性。而在此期间，国外尤其是日本等国在功能性路面方面商业材料的开发和应用发展得很快。
社会的变化永远快于人们的想象。本世纪初以来，缺乏环保意识的经济发展模式和基础设施建设方式使自然环境问题变得愈来愈突出，与此同时，人们对生活水平的要求却愈来愈高。国家也适时地提出了建设资源节约、环境友好“两型”社会的发展方向，城镇化与城市发展成为国家中长期科技发展纲要的主要研究领域，城市基础设施功能提升成为该领域“十一五”期间研究的重要课题。在此形势下，我有机会以环保型道路建造和维护技术为主题，组织开展这方面的系统研究。在课题的研究中，我也在不断地思考开展环保型道路研究的社会价值和科学意义的真正所在。
道路的出现最初是为了满足人们便利、快捷的通行需要，而这种需要对现代社会的发展已经变得必不可少，同时这种便利与快捷的内涵也在不断地深化和更新。道路与人的关系越来越密不可分，其结果是公路、城市道路、厂区道路、机场、广场、停车场等正在遍及城市和连接乡镇。路面不仅是汽车行驶、行人行走的通道，而且已经成为人们工作和生活的环境！
传统路面作为道路结构中与行车荷载和自然环境直接相作用的组成部分，对其提出的要求是承重、平整、安全、耐久。而现代路面除了要有上述从保证正常的道路行驶条件出发而提出的基本要求之外，还应该有从作为人类环境的角度出发，提出的透水、降噪、低吸热、除冰雪、减小汽车尾气污染、诱导视觉等新的环境友好功能。
我认为这种对路面从单一的通道功能到综合的通道加环境功能认识的改变，其意义不仅仅在于拓展路面的功能，而且是在于引发路面技术的变革。这将导致路面材料和结构技术设计理念的改变，乃至新一代路面设计理论和施工技术的形成，其中之一便是多孔路面的设计理论、材料制备以及结构建造和维护技术。其结果将丰富和发展现代道路工程以及相关学科知识体系，带动现代道路工程技术进步和相关社会产业的发展。
在此认识的支配下，原本看似分散、关联性不大的理论和技术，很快形成了明晰的主线和一致的方向，也最后形成了这本书的整体架构和有机内容，并且从中可以看出尚有很多需要研究和发展的地带和空间。以环保型路面为题目撰写这本书籍，着实旨在推崇构建环保型路面技术体系，更新路面设计理念和方法，丰富道路工程学科知识，适应社会发展要求。
本书是我开展环保型路面研究以来，进行纵向和横向课题研究，指导搏士和硕士论文研究等，尤其是主持开展国家“十一五”科技支撑计划课题“环保型道路建造与维护技术”研究所获成果的汇集。
全书共分15章，第1章综述技术背景和国内外相关技术状况；第2、3章是以透水路面为主题的透水沥青路面材料和沥青路面透水特性；第4、5、6章是以低噪声路面为主题的低噪声多孔沥青路面、低噪声多孔水泥路面以及沥青路面的吸声特性；第7、8、9、10章是以低吸热路面为主题的保水式路面、遮热式路面、热阻式路面以及沥青路面热效应；第11、12、13章是以除冰雪路面为主题的弹性除冰雪路面、微波融冰雪路面以及能量转化型热力融冰雪路面；第14章是体现兼有提高视觉和废物利用功能的反光玻璃沥青混凝土路面；第15章是吸收分解尾气路面。
全书由长安大学的沙爱民教授组织策划、撰写(第1、4、5、7~9、14章)和统稿工作，其中参加具体撰写的人员有：长安大学的蒋玮博士（第2、3章）、齐琳博士（第6章）、赵昕博士（第10章）、郭德栋博士（第12章），以及合作研究的哈尔滨工业大学谭忆秋教授、徐慧宁博士和大连海事大学周纯秀副教授（第11、13章），中国建筑材料科学研究总院王晓燕高工和深圳市海川实业股份有限公司王守臣高工（第15章）。
参加相关内容研究的还有沙爱民教授指导的硕士李矗、万海峰、潘熙洋、刘莲馥、程诚、孙高峰、张冬梅、刘佳、汤琨、路俊杰、卢欣，以及其研究团队的长安大学裴建中副教授和胡力群副教授等，在此特别致谢。借此机会感谢科学技术部社会发展司和住房与城乡建设部科技司在“十一五”科技支撑计划课题的立项和执行过程中给予的支持和指导，感谢中国城市规划设计研究院马林总工程师对相关项目开展提供的指导和帮助。
由于作者水平所限，书中不足之处在所难免，欢迎批评指正。

沙爱民
2011年夏 于长安大学 西安

书籍目录

前言
第1章 绪论
1.1 透水路面
1.1.1 问题的提出
1.1.2 透水路面的特点
1.1.3 透水路面技术状况
1.2 低噪声路面
1.2.1 问题的提出
1.2.2 低噪声路面的特点
1.2.3 低噪声多孔沥青路面技术状况
1.2.4 低噪声多孔水泥路面技术状况
1.3 低吸热路面
1.3.1 问题的提出
1.3.2 保水式路面技术状况
1.3.3 遮热式路面技术状况
1.3.4 热阻式路面技术状况
1.4 除冰雪路面
1.4.1 问题的提出
1.4.2 弹性颗粒除冰雪路面技术状况
1.4.3 热力除冰雪路面技术状况
1.4.4 微波除冰雪路面技术状况
1.5 反光路面
1.5.1 问题的提出
1.5.2 国内外研究状况
1.6 分解尾气路面
1.6.1 汽车尾气的主要成分及危害
1.6.2 汽车尾气污染治理方法
1.6.3 分解汽车尾气的路面材料国内外研究状况
参考文献
第2章 透水沥青路面材料
2.1 透水沥青混合料空隙特性与渗透规律
2.1.1 空隙细观几何特性
2.1.2 空隙渗透特性
2.1.3 空隙堵塞特性
2.1.4 集料粒径对空隙率的影响规律
2.1.5 空隙率预估模型
2.2 透水沥青混合料材料组成设计
2.2.1 基于DEM方法的混合料级配优化
2.2.2 沥青用量确定方法优化
2.2.3 透水沥青混合料设计流程
2.3 透水沥青混合料路用性能
2.3.1 水热性能
2.3.2 低温及抗冻性能
2.3.3 疲劳特性
2.3.4 热物性能
参考文献
第3章 沥青路面结构透水特性
3.1 透水沥青路面结构设计系统
3.1.1 透水沥青路面结构分类
3.1.2 透水路面排水系统设计
3.1.3 透水沥青路面结构层厚度
3.1.4 透水沥青路面层间结合
3.1.5 美国透水性沥青路面结构形式分析
3.1.6 透水沥青路面结构类型推荐
3.1.7 透水沥青路面结构设计方法
3.2 透水沥青路面结构设计要求
3.2.1 透水设计
3.2.2 承载力验算
3.3 沥青路面透水功能设计
3.3.1 达西定律及其适应范围
3.3.2 透水系统模型
3.3.3 渗透系数
3.3.4 渗透试验
3.4 透水沥青路面降雨入渗模型与透水功能评价
3.4.1 降雨过程的数学模型
3.4.2 雨水入渗的物理过程
3.4.3 路面透水模型参数确定方法
3.4.4 路面透水模型的建立与透水功能评价
3.5 透水沥青路面结构层材料要求
3.5.1 透水面层
3.5.2 过滤层
……
第4章 低噪声多孔沥青路面
第5章 低噪声多孔水泥混凝土路面
第6章 沥青路面吸声特性
第7章 保水式路面
第8章 遮热式路面
第9章 热阻式路面
第10章 沥青路面热效应
第11章 弹性除冰雪沥青路面
第12章 微波融冰雪路面
第13章 能量转化型热力融冰雪路面
第14章 反光玻璃沥青混凝土路面
第15章 吸收分解汽车尾气路面
参考文献