Road Pavement Material Characterization and Rehabilitation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Steyn, Wynand (EDT)/ Solaimanian, Mansour (EDT)/ Jenkins, Kim (EDT)

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页数:0

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价格:464.00 元

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isbn号码:9780784410431

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图书标签:

• Road Pavement
• Material Characterization
• Rehabilitation
• Civil Engineering
• Transportation Engineering
• Pavement Design
• Pavement Management
• Materials Science
• Infrastructure
• Asphalt
• Concrete

《道路铺面材料性能评估与修复技术》 前言 道路是国家经济发展和社会运行的血脉，其承载能力、耐久性和使用性能直接关系到交通效率、运输成本乃至人民的出行安全。随着交通流量的日益增长和车辆载重的不断增加，道路铺面承受的压力也愈发巨大，由此带来的材料老化、性能退化和结构损伤成为道路养护与管理面临的严峻挑战。有效的道路铺面材料性能评估以及科学合理的修复技术，是延长道路使用寿命、降低养护成本、保障交通畅通的关键所在。 本书旨在深入探讨道路铺面材料的性能表征方法，分析材料在不同环境和服役条件下的退化机制，并系统介绍当前先进的道路修复技术。我们将从理论层面解析各种铺面材料的内在特性，通过实验和现场监测获取关键数据，并在此基础上提出切实可行的修复策略。本书的读者对象涵盖了土木工程领域的科研人员、道路设计与施工工程师、养护管理部门的专业人员以及相关专业的学生，期望能为道路工程领域的理论研究与实践应用提供有益的参考。 第一章 铺面材料的组成与基本性能 道路铺面系统的复杂性在于其多层次的结构以及构成材料的多样性。本章将首先介绍沥青混合料、水泥混凝土以及基层、底基层等不同层次铺面材料的基本组成，包括沥青、集料、水泥、水、外加剂等主要成分。 沥青混合料： 重点阐述沥青的物理化学性质，如针入度、软化点、延度、粘度等，以及它们如何影响混合料的性能。详细介绍集料的级配、形状、磨耗值、压碎值等指标，以及它们在提高混合料强度、稳定性和耐久性方面的作用。探讨沥青与集料的粘附性、矿料骨架的形成及其对混合料整体性能的贡献。 水泥混凝土： 深入分析水泥的品种、强度等级及其水化反应过程。详细介绍骨料（粗集料和细集料）的性能要求，如粒径、级配、含泥量、坚固性等。讨论混凝土配合比设计对拌合物和硬化混凝土性能的影响，包括水灰比、集料率、外加剂的使用等。 基层与底基层材料： 介绍粒状材料（如碎石、砾石、砂）的级配、承载力、抗渗性等关键性能。探讨水泥稳定碎石、石灰稳定土等结合料稳定材料的性能特点及其在路基稳定中的作用。 基本性能指标： 明确沥青混合料的马歇尔稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度、抗车辙性能、抗裂性能等核心性能指标的测试方法与评价标准。对于水泥混凝土，则重点介绍抗压强度、抗折强度、早期强度、耐久性（抗冻融、抗硫酸盐侵蚀、碱骨料反应等）以及耐久性指标。 第二章 铺面材料的性能测试与表征方法 精准的材料性能评估是制定有效养护与修复方案的基础。本章将系统梳理当前主流的道路铺面材料性能测试方法，并介绍一些前沿的表征技术。 沥青混合料的室内试验： 力学性能测试： 详细介绍马歇尔试验、动稳定度试验、三点/四点弯曲试验（测定弯拉强度、模量）、直剪试验、应力松弛试验、蠕变试验等，用于评价混合料的抗变形能力、抗疲劳能力和高温稳定性。 耐久性试验： 介绍水损害试验（如沥青混合料抗水损试验）、冻融试验、高温车辙试验、低温抗裂试验（如低温柔裂系数试验）等，评估混合料在水分、温度变化以及荷载作用下的性能退化情况。 混合料内部结构表征： 介绍集料级配分析、沥青含量测试（如迪恩-斯塔克法、强制循环烘箱法）、空隙率和饱和度测定等，用于评估混合料的级配组成和内部微观结构。 水泥混凝土的室内试验： 强度测试： 详述抗压强度（立方体/圆柱体试块）、抗折强度（梁状试块）的测定方法，以及早期强度、后期强度增长规律的研究。 耐久性试验： 重点介绍抗冻融循环试验（如饱和面法、干湿循环法）、抗硫酸盐侵蚀试验（如浸泡法）、碱骨料反应（AAR）的预测与检测方法、氯离子渗透试验等，评估混凝土抵抗外部不利环境的能力。 其他性能测试： 介绍混凝土的收缩性能（干缩、自收缩）、徐变试验、劈裂强度试验等，用于全面评估混凝土的力学行为。 现场检测技术： 路面平整度检测： 介绍平整度仪（如光轮仪、激光平整度仪）的原理和应用，以及IRI（国际平整度指数）的计算与评价。 路面结构强度检测： 详细阐述落锤弯沉仪（FWD）、便携式落锤弯沉仪（PLT）的工作原理、数据采集与处理，以及通过反分析得到铺面结构各层材料的等效模量。介绍载荷板试验（LPT）及其应用。 路面表面状况评估： 介绍裂缝、车辙、坑槽、泛油、松散等病害的目视检查与量化评估方法，以及裂缝宽度、深度、长度的测量技术。 非破坏性检测技术： 介绍地质雷达（GPR）在探测铺面结构层厚度、界面情况、地下水等方面的应用。讨论超声波、红外热成像等技术在检测混凝土内部缺陷、水分分布等方面的潜力。 先进的材料表征技术： 沥青的精细结构分析： 介绍差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）、流变仪（如动态剪切流变仪 DSR）、三轴压缩试验仪等，深入研究沥青的热性能、粘弹性、应变速率效应及其与性能的关系。 水泥混凝土的微观结构分析： 介绍扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、孔隙率测定仪等，用于研究水泥水化产物、骨料与水泥石的界面过渡区、微裂缝的形成与发展。 沥青混合料的三轴试验： 介绍三轴压缩试验在模拟真实应力状态下评价沥青混合料力学性能的优势。 第三章 铺面材料的退化机制与寿命预测 道路铺面材料并非静止不变，在复杂的环境因素和荷载作用下，其性能会发生不可逆的退化。理解这些退化机制是进行准确寿命预测和制定科学修复策略的前提。 沥青混合料的退化机制： 老化： 详细阐述沥青在生产、施工和服役过程中因氧化、紫外线照射、高温等因素发生的变化，导致沥青变硬、变脆，性能下降。讨论集料对沥青老化的影响。 水损害： 分析水分渗透导致沥青与集料粘附力下降、骨架结构破坏的机理，包括剥离、泛油等现象。 疲劳裂缝： 阐述在重复荷载作用下，沥青混合料内部微裂缝的萌生、扩展直至贯穿整个层面的过程，以及温度、荷载频率、应力/应变水平等因素的影响。 高温车辙： 解释在高温和重载作用下，沥青混合料发生塑性变形，导致路面表面出现车辙的机理。 低温开裂： 阐述在低温条件下，沥青混合料的脆性增加，因温度应力而产生裂缝。 水泥混凝土的退化机制： 冻融损害： 详细介绍水在混凝土孔隙中的冻胀压力对混凝土造成的破坏，包括表面剥落、酥松等。 化学侵蚀： 分析硫酸盐侵蚀（对水泥石造成膨胀和强度损失）、酸雨侵蚀（溶解水泥石成分）、氯离子侵蚀（导致钢筋锈蚀）等化学反应对混凝土的破坏。 碱骨料反应（AAR）： 阐述混凝土中的碱性物质与某些活性集料中的硅质矿物发生反应，生成膨胀性凝胶，导致混凝土开裂和变形。 碳化： 解释大气中的二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙反应，降低混凝土的碱度，侵蚀钢筋的钝化保护层，从而引发钢筋锈蚀。 疲劳开裂： 类似于沥青混合料，水泥混凝土在重复荷载作用下也会发生疲劳开裂，尤其是在桥梁等结构中。 磨损： 沥青表面因车辆轮胎摩擦而产生的磨耗。 铺面材料的寿命预测模型： 经验模型： 介绍基于历史数据和统计分析的寿命预测方法，例如，基于路面状况指数（PCI）或路面管理系统（PMS）的预测。 基于性能的模型： 结合材料性能测试数据，建立描述材料性能随时间退化规律的数学模型，例如，基于疲劳损伤累积或裂缝扩展速率的模型。 基于可靠性的模型： 运用概率统计方法，考虑材料性能的随机性，预测铺面在规定服务年限内达到某一性能标准的概率。 数值模拟方法： 介绍有限元法（FEM）、离散单元法（DEM）等数值模拟技术，通过模拟材料在复杂载荷和环境作用下的变形与损伤过程，预测其长期性能。 第四章 道路铺面材料的修复与加固技术 针对道路铺面材料的退化与损伤，需要采取有效的修复与加固措施，以恢复或提升其使用性能，延长道路的使用寿命。本章将详细介绍各类主流的修复技术。 沥青路面的修复技术： 表面处理： 稀浆封层/微表处： 介绍其材料组成、施工工艺，适用于修补表面裂缝、泛油、微麻路等轻微病害，提高抗水性。 透层/粘层： 阐述其作用机理，用于改善新旧沥青层之间的粘结，提高结构整体性。 罩面（面层铺筑）： 介绍薄层罩面（如OGC、SMA）、厚层罩面（如AC）的材料选择、设计与施工要点，用于恢复路面平整度、抗滑性，并抵抗进一步的表面损坏。 就地冷再生技术： 冷再生罩面： 介绍其工艺流程，包括铣刨、拌合（加入新的沥青、添加剂）、摊铺、碾压，以及不同再生剂的选择，用于解决路面浅层病害，提高抗疲劳性能。 就地冷再生基层： 介绍其与热再生或大循环利用的区别，以及在改善基层强度和稳定性方面的作用。 就地热再生技术： 就地热再生罩面： 详细阐述其通过加热、铣刨、拌合（加入再生剂、新沥青）、摊铺、碾压等环节，循环利用旧沥青混合料，节约资源，改善性能。 就地热再生基层： 类似罩面的原理，用于改善基层性能。 铣刨加盖（铣刨罩面）： 介绍铣刨掉一定厚度的旧沥青面层，然后铺筑新沥青面层，适用于有较高沉降要求或病害较严重的路面。 裂缝处理： 介绍灌缝（填缝料的选择、灌缝方式）、贴缝带等技术，用于阻止水分渗透，延缓裂缝扩展。 坑槽修补： 介绍不同类型的坑槽修补材料和工艺，包括热拌冷铺、冷补料等。 结构加固： 土工合成材料的应用： 介绍玻璃纤维网、土工格栅、沥青增强带等在抑制反射裂缝、提高抗疲劳性能方面的应用。 水泥稳定碎石基层： 介绍其作为沥青路面结构加固层的作用。 水泥混凝土路面的修复技术： 表面处理： 混凝土罩面（Overlays）： 介绍薄层混凝土罩面、厚层混凝土罩面、钢纤维混凝土罩面等，用于恢复混凝土路面的平整度和承载能力。 喷射混凝土（Shotcrete）： 适用于修补混凝土路面表面缺陷，如剥落、蜂窝等。 面板修复： 面板接缝处理： 介绍接缝灌注（填缝料）、接缝切割与灌封等，用于防止水分侵入和防止接缝处损坏。 面板加固（Slab Stabilization/Jacking）： 介绍灌浆材料（如水泥浆、聚氨酯）用于填充面板下空隙，恢复支撑，解决面板沉降问题。 面板更换： 针对严重损坏的混凝土面板，进行整体切割、移除和重新铺筑。 裂缝处理： 介绍裂缝灌缝（环氧树脂、聚氨酯等）、封堵技术，用于防止水分侵入和防止裂缝扩展。 表面修补： 介绍聚合物砂浆、环氧砂浆等用于修补混凝土表面的局部损伤。 桥面防水处理： 介绍各种防水涂层、防水卷材在混凝土桥面上的应用，防止水分和融雪剂侵蚀。 新技术与发展趋势： 智能材料在道路修复中的应用： 探讨自愈合材料、相变材料等在提升道路耐久性方面的潜力。 绿色修复技术： 介绍更多采用回收材料、低能耗工艺的修复方法，如更多的就地再生技术、环保型粘结剂的应用。 生命周期成本分析（LCCA）在修复决策中的应用： 强调结合初始投资、养护成本、使用成本和残值，对不同修复方案进行经济性评估。 数字化与智能化养护： 探讨利用大数据、人工智能、传感器网络等技术，实现道路病害的早期预警、智能诊断和精准修复。 结论 道路铺面材料的性能表征与修复技术是保障交通基础设施长期稳定运行的核心议题。本书从材料的组成与基本性能出发，系统介绍了各种先进的测试与表征方法，深入剖析了材料的退化机制，并详细阐述了沥青和水泥混凝土路面的各项修复与加固技术。随着科技的不断发展，未来道路养护将更加注重绿色、智能与可持续。通过对本书内容的深入理解与应用，我们期待能够推动道路工程领域在材料性能评估、病害诊断与修复技术方面取得更大的进步，为建设更安全、更高效、更持久的道路交通网络贡献力量。

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