自動控溫智能型瀝青路面及路面材料初步研究

焦華

（陜西交通職業技術學院 陜西西安 710000）

1 引言

瀝青路面是世界范圍內應用最為廣泛的高等級路面結構形式，但是瀝青混合料的感溫性使瀝青路面在高溫環境和車輛荷載作用下易發生車轍現象，在低溫條件下易發生收縮開裂等路面病害，最終影響到瀝青路面的服務功能以及使用壽命。為解決瀝青路面的此類病害，工程人員采取了各種各樣的技術手段來解決。例如，對瀝青進行改性以降低其溫度敏感性從而提高材料性能，采用柔性基層以防止路面反射裂縫。目前這些措施均未徹底解決瀝青路面的此類病害問題。隨著我國交通運輸事業的快速發展，車輛的噸位越來越大，超載超限問題嚴重造成新建公路不到設計年限就破壞嚴重。

2 相變材料的技術要求

相變材料是一種新型潛熱儲熱材料，目前常見的相變材料主要是固液相變材料。當一種材料由固態變為液態或液態變為固態時，內部的熱能會發生轉移現象。在吸熱初期，這些固液相變材料和普通的顯熱儲熱材料相同，但在吸熱后期階段相變材料在吸熱或放熱的過程中其內部溫度會基本保持恒定。這一特性使得相變材料具有其它材料不能勝任的特殊用途。目前國內對于相變材料在建筑中的應用研究較多，但在道路工程領域中的應用研究還處于初期階段。

相變材料應具有高密度和較小的體積變化率以及低蒸汽壓力，在相變過程中應保持穩定；還應具有較好的化學穩定性能夠和瀝青混合料或水泥混凝土的各組成材料相容并具有良好的安全性及經濟性。當然最重要的是熱力性能。

3 自動控溫智能型瀝青道路路面及路面材料

基于相變材料理論，筆者所在課題組經過多年實踐開發出自動控溫智能型瀝青道路路面及路面材料，經過數年的試用效果不錯，于2010年成功申報國家專利。專利權人：韓耀斌，申請日：2010-09-17，發明（設計）人：韓耀斌、王彥芳，申請號：201010285917.2。

工作機理：

本發明的目的是提供一種高溫穩定性好、低溫抗裂性強、水穩定性、耐老化性能良好，維修周期及使用壽命較長的自動控溫智能型瀝青道路路面及路面材料。本發明的技術原理是在瀝青道路路面的基層之上鋪裝低導熱率瀝青混合料面層，在面層之上涂刷二氧化釩高分子聚合物涂層。二氧化釩（vanadium dioxide）是一種具有相變性質的金屬氧化物相變溫度為68℃，相變前后結構的變化會導致其產生對紅外光由透射向反射的可逆性轉變。研究者根據這一特性將其應用于智能控溫薄膜領域。薄膜涂層在相變溫度以上能夠全波段反射紅外光，但是在相變溫度以下則能夠全波段透過紅外光，從而可以實現冷吸熱，熱反射的智能控溫功能。本發明具有以下優點：

（1）二氧化釩高分子聚合物涂層能夠根據環境溫度自動調節瀝青面層的本身溫度，使瀝青路面面層不受夏季高溫、冬季低溫的環境影響，始終保持在一個穩定的溫度區間內。

（2）低導熱率瀝青混合料面層采用的瀝青是納米粉體復合改性瀝青。通過采用納米太白粉或納米碳酸鈣粉、納米硅粉丁苯橡膠或熱塑性丁苯橡膠、低密度聚乙烯對瀝青進行復合改性，瀝青的軟化點可以達到80℃以上，所以瀝青混合料面層的高溫穩定性非常好。另外低導熱率瀝青混合料面層的導熱系數較低，夏季溫度升高時可以減少路面熱量的蓄積和傳遞，在冬季可以防止路面熱量損失。

（3）路面高溫穩定性、低溫抗裂性等路用性能良好，維修周期及使用壽命比普通路面長，顯著提高了路用經濟效益。

（4）路面施工工藝簡單。現有的瀝青路面筑路技術工程設備即可施工，可廣泛應用城市道路路面與高等級公路路面。

4 結語

相變材料是道路工程領域中的新型材料，具有良好的應用前景。目前，自動控溫智能型瀝青道路路面的應用尚處于初級階段，仍存在很多問題有待解決。比如，本課題成果目前僅按照低等級公路的標準進行了試驗段應用，如果用于大交通重軸載的高速公路效果如何尚不明確，二氧化釩高分子聚合物涂層是否會發生重壓破損滲漏現象也不明確。本成果是按照陜西關中地區的地理環境開發而成，本成果能否推廣到其他地區，如何進行適應性的調整，尚不明確。所有這些問題有待于本課題組以及其他研究部門的后續研究。希望本課題組的初步成果能為促進我國公路建設有所幫助，也為我國相變材料在公路中的應用研究摸索經驗。

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[3]張亮，晏華，余榮升，等．相變材料的研究進展及其在建筑領域的應用綜述[J]．材料開發與應用，2010，25（1）：69