思维创新结题报告.doc

西南交大犀浦校区图书馆至教学楼一二号楼间路面整改研究之改变路面基础材料对舒适度提高的可行性研究

通过改变路面基础材料使路面雨天给人的整体舒适度提高的可行性研究

西南交通大学
环境学院
任凌伟
20101176

第一部分:问题-目标-指标（关系）列表

初始问题：改变路面基础材料对路面雨天给人的整体舒适度提高可行性问题

阐明“改变路面基础材料对路面雨天给人的整体舒适度提高可行性问题”步骤：
对于改变路面基础材料对路面雨天给人的整体舒适度提高问题的研究，认为应该在保持原路面材料的有点的基础上，寻找更加能适合学校使用的路面材料。因无大型车辆的磨损，路面的主要损耗来自自然损耗，即太阳暴晒与冰冻天气对路面的影响，故这里讨论抗高温性能与抗低温性能较为合理。又因初衷为提高雨天路面舒适度，主要考虑各种材料对雨水的渗透能力大小，以及在路面行走时的人体舒适度，用以满足师生群体对雨天路面的要求。
详细阐明步骤见附表１与附表２

第二部分:分析报告
【内容摘要】

图书馆至一二教学楼的红砖路在下雨天总是会给同学带来不便,尤其是走路的同学,总是踩到地雷,道路的舒适性需要提高。
所以我希望通过改变路面的基础材料以提高图书馆至一二教学楼路面给人的舒适性，即改变该路面基础材料以此提高路面给人的整体舒适度。 目前主流的路面基础材料为水泥与沥青混凝土，故这里只简单的研究分别换做水泥与沥青混凝土后路面主要参数的变化问题。而主要的决定因素是渗水能力及路面行走舒适度，因主要目的为提高雨天整体舒适度。

【关键词】
沥青混凝土 水泥 路面舒适度 抗高温性 抗低温性 渗水性能 经济性

一. 实验
（准备工作阶段）
在进行个人小实验前，准备好所需工具：皮尺　秒表　量筒　计算器　温度计　热得快　冰水等，并对实验的可行性进行与同学的讨论，以及后续的数据处理工作等等。
（实验阶段）
做好自行设计的实验前准备工作，开始实验：

对于抗高温性（路面正常使用的较高温区间）：利用不同温度的水对相应路面进行浇洒，观察路面情况。
具体为从50摄氏度开始以5摄氏度为间隔上升温度，共取十组，即50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
对于抗低温性（路面正常使用的较低温区间）：利用不同温度的水对相应路面进行浇洒，观察路面情况。
具体为从5摄氏度开始以1摄氏度为间隔下降温度，共取十组，即5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4
对于渗水性（路面对表面雨水的排放能力，即路面恢复相对干燥的速度）：在一平方分米的相应路面进行一升水的渗透实验，记录下所需时间。共取六组实验数据并记录
（这里的水用常温下的水即可，模拟雨水的沉积。）
对于路面总面积的测定（以便改造费用的计算需要）：
用皮尺测量出路面的长度与宽度，计算路面总面积。

对于人体舒适度：网上查阅与个人实践结合。
(由于无法快速自行作出需要的路面样本，实验是在学校周边的相应路面基础材料路段进行的，既节约了实验的成本，又能得出相对正确。)
（数据整理及分析阶段）

路面基础材料
抗高温区间
抗低温区间
渗水时间/(每平方分米每升) s
渗水平均时间s
砖块
≥50°
≤-10°
2.3, 2.5, 4.1, 3.5, 3.2, 2.9,
3.08
沥青混凝土
≥50°
≤-10°
4.4, 4.6, 5.2, 4.5, 4.9, 5.2
4.80
水泥
≥50°
≤-10°
5.4, 6.3, 5.9, 6.1, 5.6, 5.6
5.82
初步比较得出结论：砖块路面的主要性能（主要比较渗水性，因主要改善雨天的舒适度状况）较为突出，其次为沥青混凝土路面，水泥较差。
皮尺粗略测量得所需改造路面的长度：110m左右 宽度：5.5m左右
二. 查阅资料
查阅资料后得到进行沥青混凝土路面改造的各项数据：
综合分析后认为若是在学校，路面为15cm石灰土底基层，25cm水泥稳定砂砾上基层，7cm沥青碎石（热拌）联结层，7cm粗粒式沥青混凝土面层即可满足使用要求。
每平方米的价格为149.54*1.2=179.448元左右(因材料价格时刻在变，故只能做一个参考)。
具体如下：
路基压实（压实度0.95）
25cm级配砂粒底基层 不熟悉，大概 25元/平方
20cm水泥稳定砂粒基层（5:95）不熟悉。不熟悉，大概 25元/平方
1cm下封层（喷撒沥青，散撒砂和石屑 约15元/平方
5cm沥青混凝土下面层 AC-25 约900元/立方 即 900*0.05=45元/平方
4cm沥青混凝土表面层 AC-16 约1300元/立方 即1300*0.04=52元/平方
参照学校周边人工费以及各种其他费用，可得改造的总费用区间为113566.04~123566.04人民币

查阅资料后得到进行水泥路面改造的各项数据：
综合分析后认为若是在学校，厚度15cm、C20砼、最大碎石40mm、425水泥材料即可满足使用要求。
每平方米的价格为37.52元/每平方左右(因材料价格时刻在变，故只能做一个参考)。
参照学校周边人工费以及各种其他费用，可得改造的总费用区间为27699.6~37699.6人民币

三.改造方案最终确定
１.首先是对于路面使用年限的明确：水泥路面的设计年限是二十年，沥青混凝土的设计年限是十五年。
可得对比表格如下：

路面基础材料
改造总费用（ＲＭＢ）
理论使用年限(年)
每平米路面理论费用／每年(ＲＭＢ)
路面的舒适度
水泥
27699.6~37699.6
20
1383.48~1883.48
路面行走时相对过硬
沥青混凝土
113566.04~123566.04
15
5678.302~8237.736
路面行走时相对舒适
但由于学校图书馆另一条通向一二教的路已为水泥路，且下雨天的渗水能力(路面快速变干能力)差，常引起＂地上河＂，故认为应采用沥青混凝土结构路面以满足下雨天的人员流动需求。并且沥青混凝土路面的柔软度明显高于水泥路面与现有的砖块路面，大大提高了非雨天的路面舒适度(此信息为网上查阅得，谨供参考)。

２.但由于造价偏高，每平米的沥青混凝土每年使用费用约为水泥路面的4倍，于是根据造价控制原则与美学原理提出另一个较为合理的路面设计方案：
每五米长的路面中间保留二十厘米原先砖块路面（经过大量比较与资料查阅，认为二十厘米的距离比较合理，可以有效避免砖块被踩踏时溅起底层污水引起行人不变），在节约成本的同时，利用砖块路面渗水能力强的特点，加强了沥青混凝土路面渗水性，同时对其他主要参数影响不大(这里主要指抗高温性与抗低温性)，又增加了路面的美观效果（红黑相间的路面整体效果）。

改造后的路面俯视图为：
沥青混凝土 砖
块

花坛

重新计算路面改造总费用区间为109618.184~110618.184人民币

结束语：
改造后的路面能够满足正常使用，各项主要系数无大变化，又能提高雨天路面的整体舒适度，满足研究初衷，同时改造价格相对合理，可予以采纳。
对于目前的砖块路面，经观察，发现很多砖块已与地面脱离，而我校犀浦校区建校也已有些时日，砖块路面需要尽快的整修甚至更换，以满足师生雨天对路面的舒适度需求。

参考文献：
《思维创新》课件 汤理
《系统工程理论》 孙东川 林福永 清华大学出版社
《美学原理》 克罗齐(意大利) 朱光潜 译 上海人民出版社
《工程造价计价与控制》　全国造价工程师执业资格考试培训教材编审组　中国计划出版社