鋪路之道——道路工程實用知識

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鋪設一些熱的黑色物質,你就得到了一條路,對吧?不完全是。下面隱藏著更多東西。

術語解釋了很多關於道路建設的知識。蘇格蘭工程師約翰·麥克亞當通常被認為在19世紀早期設計了第一批現代道路,這些道路是透過壓縮厚厚的碎石沉積物製成的。建築商後來倒入熱焦油來粘合頂層,生產出“焦油碎石”路面,或稱焦油路面。儘管這個術語仍然存在,但這種方法已經幾十年沒有使用過了(即使在機場也沒有)。到19世紀後期,瀝青已成為首選的粘合劑。“黑頂”呢?是瀝青的同義詞。

今天,瀝青路面佔據了主導地位,其次是混凝土和“無粘結集料”——礫石。所有這三種形式都是分層建造的,由越來越細、越來越密和越來越硬的岩石顆粒組成。瀝青或混凝土的頂層減少了磨損,並隔絕了可能導致裂縫的水。大多數裂縫是從下往上形成的,因為底層移動或侵蝕。為了修復它們,道路施工隊通常會增加一層新層。但如果損壞嚴重,他們可能會銑刨(刮掉)幾英寸並重新鋪面。


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最近的創新包括“永久性路面”,它建立在昂貴但堅韌的瀝青基層上,據稱其抵抗損壞的時間是傳統結構的兩倍。“石基”設計,其中表面層內石材的尺寸和形狀受到嚴格控制,也承諾更長的壽命;它們在歐洲很受歡迎,並在美國變得普遍。滲透性路面允許水滲透而不是徑流,正在停車場中試用。

瀝青和混凝土的支持者就哪種成分更適合特定應用提出了各種論點,但最終選擇歸結為經濟性。“決定應該基於生命週期成本做出,”馬里蘭州蘭納姆國家瀝青路面協會研究和技術副總裁大衛·E·紐科姆說。“這是一個材料和人工、鋪路所需時間(以及由此造成的交通不便)、耐用年限以及維護和維修之間的‘平衡行為’。”紐科姆承認,最終分析“可能是一件模糊不清的事情”。

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馬克·費舍蒂 已在《大眾科學》擔任高階編輯17年,報道了可持續發展問題,包括氣候、天氣、環境、能源、食物、水、生物多樣性、人口等等。他分配和編輯記者和科學家的專題文章、評論和新聞,也以這些形式撰寫文章。他編輯“歷史”欄目,該雜誌的部門著眼於貫穿始終的科學進步。他是兩本衍生雜誌的創始執行編輯:《大眾科學:思想》《大眾科學:地球3.0》。他2001年為該雜誌撰寫的自由撰稿文章“淹沒新奧爾良”預測了像卡特里娜颶風這樣的風暴將給這座城市帶來的廣泛災難。他的影片你死後你的身體會發生什麼?在 YouTube 上的觀看次數超過 1200 萬次。費舍蒂曾為《紐約時報》、《體育畫報》、《史密森尼雜誌》、《技術評論》、《快公司》和許多其他刊物撰寫自由撰稿文章。他與全球資訊網的發明者蒂姆·伯納斯-李合著了《編織網路》一書,講述了全球資訊網是如何建立的真實故事。他還與微生物學家埃莉諾·萊維合著了《新型殺手疾病》。費舍蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》《家族企業雜誌》的執行編輯。他擁有物理學學位,並兩次擔任路易斯安那州百年學院的公民文化阿塔威研究員,該學院授予他榮譽博士學位。2021 年,他獲得了美國地球物理聯合會的羅伯特·C·考恩科學新聞持續成就獎,以表彰他在地球和空間科學領域的傑出報道職業生涯。他曾出現在 NBC 的《與媒體見面》、CNN、歷史頻道、NPR 新聞和許多新聞廣播電臺。在 X(原 Twitter)上關注費舍蒂 @markfischetti

更多作者:馬克·費舍蒂
大眾科學 Magazine Vol 293 Issue 4本文最初以“鋪路之道”為標題發表於 《大眾科學》雜誌 第 293 卷第 4 期(),第 96 頁
doi:10.1038/scientificamerican1005-96
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