铺面工程是随着交通量的增大和相关领域的技术进步而发展起来的一种典型工程结构物,是承受外部荷载、决定道路使用质量的关键要素。在19世纪汽车问世之前,路面大多用石块、石板、卵石或木块铺筑。1777年,法国人特雷萨盖提出改善路基排水、设置路拱、减小石块尺寸修筑块石路面的技术措施,标志着路面建设进入了有明确目的的人工结构工程的时代。到了19世纪,人们开始使用花岗岩、玄武岩或石灰岩块石铺筑路面。从19世纪初叶开始,木块就经常被作为石块的代用物用于路面铺筑,目的是减少因石块路面与车辆、马蹄铁的碰撞而产生的噪声。在欧美,木块一般用松木或冷杉制成,并用煤焦油高压处理。在澳大利亚,通常使用未处治的当地硬木[1]。高质量的石块、砖块和木块路面曾经在城市道路上盛极一时。
此后,苏格兰的T.泰尔福1805年在块石基层上铺筑碎石面层并取得了成功。1815年,J.L.马克当全部用碎石铺筑路面也获得了成功。1859年,美国的E.W.布莱克试制了碎石机。1860—1867年法国和英国先后研制成功了蒸汽压路机。这些技术的进步,使碎石路面在一些西方国家得到了很大的发展[1]。
1854年,法国在巴黎首次采用瑞士产的天然岩沥青修筑沥青路面。至19世纪70年代,这类路面已被广泛地应用于英国、瑞士和美国等国的路面铺筑中;伦敦甚至沿用至20世纪30年代。与此同时,炼制沥青作为天然沥青的替代物开始在北美使用,并于19世纪90年代出现了第一部沥青混合料规范。此时欧洲已开始使用煤沥青铺筑路面[2]。我国于20世纪20年代首先在上海铺筑沥青路面,1949年以后随着我国石化工业的发展,沥青路面已被广泛应用于城市道路和各级公路,成为目前广泛使用的一种高级路面。
水泥混凝土用于铺面结构也有相当长的历史。最初,由于水泥混凝土的质量不高,仅被用于石块、木块和沥青路面的基层,而不用于表面。1865年,英国首次修筑了水泥混凝土路面,但几年后因严重脆化剥落而被认为不适用于铺面的表面。直至20世纪的前十年,水泥混凝土才在美国路面建设中得到广泛使用,并逐步推广到欧洲。
20世纪10年代,机械化运输的发展使得传统的水结碎石路面难以提供满意的服务水平,需要大量的维护和大量的养护资金。所以在1909—1919年的十年间,尽管经历了第一次世界大战,英国仍然修建了15万mile(1 mile=1 609.344 m)的铺面道路,采用的技术是焦油沥青贯入式路面。其间,美国则出现了压路机、沥青混合料摊铺机等设备,以及混凝土拌和厂等[2]。(www.xing528.com)
随着铺面工程的建设,对于铺面的研究迅速展开,并出现了专职从事铺面研究的机构。1909年,道路研究协会开始在巴黎定期召开会议,鼓励道路工程师提交论文并交流他们的学术思想。1919年,美国沥青协会(Asphalt Institute,AI)成立。1928—1929年,美国加州提出了加州承载比(California Bearing Ratio,CBR)指标和相应的铺面设计方法。但真正奠定现代铺面技术基础的研究和实践则是第二次世界大战以后的事了。1958年,美国开展了AASHO路面试验;1962年,首届国际沥青路面结构设计会议召开,原来每五年一届,现每四年一届;1977年,首届国际水泥路面会议召开,每四年一届。
近一个世纪以来,随着交通量和车辆荷载的不断增大,对铺面的要求越来越高;铺面研究取得了丰硕的成果,铺面技术取得了长足的进步。铺面设计依其建立方法和设计思想的不同大体可以分为三类:经验法,如CBR法、AASHTO(American Association of State Highway and Transportation Officials)法等;力学法,也称为力学-经验法,如Shell法、AI法和ME(Mechanistic-Empirical)法;基于性能的方法,这是未来的理想设计方法。与此同时,材料设计和施工技术也发展迅猛,与铺面设计一起确保了铺面工程的高质量。
那么,现代意义上的铺面工程是指什么?
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。