《环保型路面材料与结构》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。
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
《环保型路面材料与结构》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。
评分《环保型路面材料与结构》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。
评分《环保型路面材料与结构》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。
评分《环保型路面材料与结构》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。
评分《环保型路面材料与结构》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。
这本书的封面设计得非常具有视觉冲击力,那种深沉的、带着泥土和青石纹理的色调,一下子就把人拉进了一个关于工程与自然和谐共生的场景中。我是在一个偶然的机会接触到这本书的,当时正为我正在负责的一个城市绿化带改造项目寻找创新的铺装方案。我对传统沥青和混凝土的表面处理感到厌倦,渴望寻找一种既能满足高强度使用需求,又能在美学和生态方面有所突破的材料。这本书的标题虽然听起来专业性很强,但翻开内页后,我发现作者的行文方式非常平易近人。尤其是在介绍那些新型骨料的配比优化时,作者没有过多地使用晦涩难懂的化学式,而是通过大量的实际工程案例和清晰的图表,将复杂的理论转化为了可操作的技术指南。我特别欣赏其中关于“透水性”的章节,书中详细分析了不同级配的碎石和填充料如何影响雨水渗透效率,甚至还附带了不同气候带下的设计参数建议。对于我这种需要经常在不同地理环境下进行材料选型的人来说,这简直是一本“随身携带的工具书”。它不仅仅是理论的堆砌,更像是一位经验丰富的老工程师在手把手教你如何应对现场的各种突发状况。那种将科研成果转化为工程实践的无缝衔接,着实令人拍案叫绝。
评分作为一名关注可持续发展议题的研究生,我最看重的部分是这本书对“循环经济”理念在路面工程中的实践。坦白说,很多关于环保的材料书籍,往往在理论层面夸夸其谈,但在实际操作层面却显得苍白无力,难以落地。然而,这本书的章节“再生材料的优化利用与性能再生技术”却展示了大量的“变废为宝”的实例。比如,书中详细介绍了如何通过低温沥青乳化技术,高效地回收旧路面材料,并将其应用于新建路面的基层或面层。最让我印象深刻的是,它不仅关注回收率,还非常细致地分析了再生材料对新拌混合料的流变学特性的影响,并提出了相应的添加剂调整方案。书中有一张图表对比了不同比例再生骨料在长期冻融循环后的抗剥落性能,那组数据非常有说服力。它清晰地表明,只要配方控制得当,牺牲的性能损失几乎可以忽略不计。这无疑为我们今后的论文选题和实际工程项目提供了强有力的理论支撑和数据支持,让我对大规模推广使用再生材料充满了信心。
评分这本书的排版和插图质量非常高,这一点在技术书籍中是难能可贵的。很多专业书籍,文字堆砌得密不透风,图表也模糊不清,阅读起来非常痛苦。但《环保型路面材料与结构》在视觉体验上做得非常出色。我尤其喜欢它在介绍“热再生沥青混合料”时所配的微观结构照片。那些清晰的电子显微镜图像,直观地展示了新旧沥青胶结料在加热再生过程中是如何重新渗透、重新粘结的,这对理解材料内部机理帮助极大。另外,书中对一些新型添加剂——比如生物基增塑剂——的介绍部分,采用了模块化的设计。每个模块都清晰地标明了作用机理、添加量范围、以及对混合料整体性能的修正曲线。这种清晰的结构使得我可以在短时间内快速定位到我最需要的信息点,而不是被大量无关的背景资料所淹没。对于需要经常跨领域查阅资料的工程师和学者来说,这种高效的阅读体验,极大地提升了学习和工作效率。
评分这本书的价值,我认为很大一部分体现在它对“长期成本效益分析(LCCA)”的深入探讨上。很多项目决策者只关注初始建设成本,而忽略了后期维护和环境治理的隐性支出。作者巧妙地将环保材料的特性与经济学模型结合起来,构建了一个全面的评估框架。书中通过一个典型的城市快速路案例,量化了使用高透水性路面和传统密实路面在十年运营周期内的总生命周期成本差异。结果显示,尽管环保型材料在初期投入上可能略高,但由于其优异的自洁能力、更少的积水引发的事故率(减少了保险和应急处理费用),以及更长的重铺间隔,综合来看反而节省了大量资金。这种将环境效益转化为清晰的财务指标的能力,是这本书最“硬核”的地方。它不再是单纯的技术讨论,而是上升到了战略决策的高度,为那些在预算和环保之间摇摆不定的管理者提供了一份强有力的决策依据。
评分我购买这本书的初衷,其实是想深入了解一下高性能混凝土在路面结构中的应用极限。我一直对那些能够承受重载卡车日复一日碾压,却还能保持表面平整度和抗裂性的路面结构非常着迷。这本书的第三部分“超高性能混凝土应用与耐久性评估”完全没有让我失望。作者非常大胆地引入了一些前沿的纳米材料改性技术,解释了如何通过添加碳纳米管和特定的纤维来显著提高混凝土的韧性,从而克服传统混凝土脆性大的缺陷。更让我眼前一亮的是,书中对“疲劳寿命预测模型”的探讨。它不仅仅给出了一个标准的计算公式,更重要的是,它探讨了环境温度变化、荷载频率波动等随机因素对模型准确性的影响,并提供了一套基于概率论的修正方法。我记得我花了整整一个下午,对照着书中的一个案例——某机场跑道改造工程,一步步地复盘了他们如何从材料设计阶段就预见到未来的运营压力。这种深度挖掘和细致入微的分析,远超出了我预期的技术手册范畴,它更像是一份关于“如何设计一个能活一百年的路面”的终极蓝图。
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