“第8届国际混凝土路面砖会议”论文精选 论透水铺路材料对污染物的滞留和生物降解功能

事实证明透水型路面砖及铺设系统(在本文中,所指透水路面砖可相互替换)能够有效地“捕集”和降解雨水中所含的城市污染物,例如:碳氢化合物和金属元素。英国的Formpave公司和Coventry大学经过5年试验证明:加在试验所用溶液的中矿物油,98.7%能被滞留在路面铺设材料的结构中;被滞留的油污经多样性的生物降解作用,六个月的降解量约为滞留量的45%。这种路面铺设系统成功的关键是:铺设于基层下面的土工织物薄膜。这种土工织物的物理和化学性能可降低水的流动速度,使污染物停止流动,为降解油污的微生物生长提供了适宜的环境。透水型路面砖已在世界各地广泛应用,在英国,它正在为从源头控制污染物和推动建立可持续发展的生态环保城市道路排水体系,做出重大贡献。

市政道路几种路面铺设材料的寿命周期成本比较

寿命周期成本分析(LCCA)是现代道路基础设施设计和系统选择过程中必不可少的组成部分。在对道路路面结构和铺设材料进行方案选择时,LCCA不仅要评价初始的建造费用,还要评价使用过程中的维护和修复费用。道路路面结构的初始实际使用寿命、使用过程中所发生的修复处理,取决于多种因素,包括交通类型、荷载的构成、维护保养的时间间隔、环境因素(例如大气温度和降雨量)等。为研发一种有可比性的成本评价方法,以进行不同类型路面的全寿命周期成本分析,有必要了解修复的时间安排、修复类型和修复工程量以及它们的使用寿命。LCCA对于在设定分析期间内建造和维护一种路面所必须的所有成本都进行了量化,设定分析期一般为25～50年;通过使用贴现率,把未来发生的费用折合为现在的价格,贴现率考虑了未来预期的通货膨胀率和银行存款利息率。输入这些数据有助于确定未来维护和修复费用的净现值。在某些特殊的场合,通过比较两种或者多种类型的路面结构和铺设面材的全寿命周期使用成本,为选择最好的路面结构方案,提供了做出有根据决策的可能性。所开发的LCCA软件工具,使预先检验不同设计方案、确定哪种路面结构在整个使用周期内取得最大成本效益成为可能。为获取连锁混凝土路面砖铺设后的全寿命周期的使用成本,需对路面设计、维护和修复程序进行适当的说明。使用LCCA软件,分别对传统柔性沥青路面、刚性混凝土现浇路面、连锁混凝土路面砖路面的全寿命周期使用成本进行分析。近年来随着全球沥青价格的上扬,这点正在变得日益重要。本文概述了LCCA的指导原则和便于使用的电子数据表格模式;对低交通量市政道路在采用柔性材料路面、刚性材料路面或连锁混凝土路面砖路面的三种状况,进行了设计及用LCCA进行对比,证实了连锁混凝土路面砖路面的全寿命周期使用成本,要低于传统沥青路面和现浇混凝土路面。在这项对比分析时,预先假设路面为一般设计寿命、典型的路基基础材料和预期的交通负荷。

混凝土路面砖配合比设计的改进

建筑业要消耗大量原材料和能源。作为原材料选择方法之一,"可持续性"准则是人们在考虑社会和经济可持续发展需求后提出的。本文所介绍内容,涉及预制混凝土产品在传统原材料配合比不适用情况下,如何找到具有竞争力的替代性原材料。本文所提及方法,是将颗粒堆集"干扰"原理,用于混凝土路面砖的配合比设计中。以阿根廷一家混凝土路面砖工厂实际使用的骨料颗粒级配,作为参照,采用骨料破碎加工过程产生、粒径级配不符合要求的废料,替代部分细骨料生产混凝土路面砖,并对产品性能进行检测。测定采用这种固废骨料所配制砂浆试件的物理性能和力学性能。对配合比进行优化,直到获得具有同等力学性能、少水泥用量的配合比;对骨料破碎产生的细颗粒掺加物百分比,进行控制。用三个参数作为评价混凝土配合比"可持续性能"的指标。通过利废,降低路面砖生产对自然环境的影响;此外,还可获得更加经济的混凝土配合料。

用三维有限元法建立混凝土路面砖路面结构分析的数字模型

基于三维有限元法,为混凝土路面砖路面结构分析开发出一个软件程序包(BlockPave 3D)。在BlockPave 3D的结构模型中,每块路面砖都作为分析的独立单元。接缝砂和垫砂层,则采用界面单元进行建模。这种建模方法中,允许考虑路面砖铺设图案、砖本身几何特征等因素,对路面砖、路基层和地基的挠度和应力所产生的影响。依据便携式FWD的挠度测量结果和人工神经网格(ANN)分析,对界面单元的弹簧常数进行评估。在本项研究中,根据ANN的训练过程,获得了FWD挠度与弹簧常数组合之间的关系。为研究路面砖路面在垂直荷载与水平荷载共同作用下的力学行为,根据便携式FWD对实际路面挠度的测量结果,进而通过ANN评估出弹簧常数,用BlockPave 3D对应力进行分析。

与管理者一起改变对透水性路面的认识

自1999年以来,北卡罗莱纳州立大学开展了对可渗透暴雨水径流的拼装式路面或透水性路面的研究,从1999年到2005年,通过一系列试验,反复证明了透水性路面的良好性能。后又与北卡罗莱纳州环境和自然资源部合作,在2006年终于说服政府管理者接受将透水性路面作为疏导暴雨的最佳方法。透水性路面最初只被"认可"在州东部地区和沙土地区使用,面积约占北卡罗莱纳州面积的三分之一。后又与Marc Basnight州参议员合作,递交了一项要求在整个北卡罗莱纳州的停车场使用透水性路面、或将其作为一种可接受选择方案的法规,放宽了仅在沙土地区使用透水性路面的限制。随着北卡州政府政策的改变,一些社区已接受使用透水性路面,透水路面砖等混凝土路面砖产品销售业绩大幅度提高。原因之一就是北卡州环境和自然资源部将透水性路面当作透水性地面(和部分非透水性地面)来对待。北卡州的案例证明:大学科研与政府管理者的密切合作,对推广使用透水性路面非常有益。

混凝土路面砖的使用性能

多年以来,混凝土路面砖已在世界很多地方成功应用,但是使用过程中路面砖的破损问题时有发生,主要表现为路面砖品质的劣化。用户或市政管理当局的第一反应是:路面砖是劣质产品。比勒陀利亚大学与南非混凝土制造商协会共同进行的研究发现,情况未必属实。