功能型路面新概念

功能型路面
中国的公路网建设：
我国高等级公路规划（2004-2034）8.5万公里，2009年年底已完成6.5万公里；行业重心将由“新建”转为“管养”；企业、高校研究所必须适应行业的转变，及时调整工作重心和研发重点。

然而传统路面技术是“沥青+石料”结构已不能满足现代交通的需求。

现代交通正向着道路安全型、资源节约型、环境友好型和智能型方向发展的同时必然需要先进的路面材料和技术。

路面的功能化：
1、交通安全：包括抗滑，冰雪，冻土区，严重病害防止，微小病害的预防……
2、交通环境友好：包括降噪，尾气降解，视觉，生态，绿色生产工艺，快速铺设……
3、路面资源的再生利用：包括旧料（荒料）再生技术，原位再生，…….
4、路面材料或结构的智能化：包括裂缝自愈合（微胶囊），微震发电，残疾人导航等人性化功能
路面功能化的途径之一：
1、物理改性：热导率，电导率
2、化学改性：形成新的化合物，或改变胶结料成分（添加剂）
3、物理化学或化学物理：物理辅助化学手段（辐射）
“单向散热”技术：
一、“单向散热”沥青路面技术（高原冻土路面保护）
背景：由于高原冻土路面较多，冬季热量在下面上不来，夏季受阳光照射，吸收大量热量时，热量又下不去，使得路面上层易受损坏。

而现如今，我们的解决措施主要有：用通风路基、遮阳板、块石加宽、提高路基、在千年冻土上架高桥（架高隔离）、使用热交换棒、利用自然风对流、用草坪护坡等等。

但是解铃还须系铃人，解决这个问题的最好办法是：疏而不堵，因势利导，即利用热对流办法，使路面里的热量散发出来，即建立热量流通的双向通道。

那么如何在沥青面层中形成这样一个理想的通道呢？通过热半导体可以实现这样的要求，理论依据为：2009年的“纳米流体强化传热微对流机理及微尺度效应研究”
理想通道示意图如下页所示：
测试阶段：
通过红外线灯照射、同步视频采集等方法对材料进行处理，进而通过模拟夏季和冬季的方法，发现：
1、模拟夏季时，面层和环境温差20-30 ℃，有效降低了下面层（冻土层）的温度2~3℃；路基的温度降低，太阳辐射热被路面层阻断。

2、模拟冬季时，面层和环境温差20-30 ℃，路基热量可有效传送到上面层，使上面层温度升高路表温度更高，热量来自路基的积蓄热。

即热量可以更顺利的在路面的上下表面进行传递了。

二、基于“单向散热”的沥青路面技术（城市凉爽路面）
背景：通过卫星遥感地图，我们很容易看出城市的的“热导效应”已经非常严重了。

因为太阳辐射热在沥青路面的传递方式：一般大多会直接反射掉，但如果能让它沿着地面直射下去，就可以减少很多路面上的热量。

那么我们可以通过怎样的途径来减缓这种效应呢，答案之一就是我们所研究的“单向散热”的沥青路面技术。

1、汽车尾气的路面降解技术-----纳米催化剂的应用(化学改性)，
汽车尾气已成为城市空气的主要污染源，同时也是城市居民健康的头号杀手。

隧道尾气更加严重。

造成的后果就是堵车---尾气剧增----排挤低空氧气----司乘人员窒息-----群死群伤事件! NOx实测平均浓度是国家二级环境空气质量标准限制的一百多倍！ NO2实测平均浓度超标几十倍！O2实测平均浓度也明显低于正常空气中的O2浓度，甚至有的达到了矿下作业的低O2浓度报警标准！
尾气危害：
汽车尾气中含有上百种不同的化合物：
（1）、固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等
（2）、一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。

（3）、英国空气洁净和环境保护协会称，英国每年死于空气污染的人比交
通事故遇难者高出10倍。

（4）、氮氧化物：氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮，它们都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。

（在二氧化氮浓度为9.4毫克/立方米的空气中暴露10分钟，即可造成人的呼吸系统功能失调。

）
2、汽车尾气的路面降解技术
（1）、常规控制汽车污染的方法
电动汽车、采用代用燃料、燃油添加剂、安装附加装置、改善发动机、机内净化、机外净化等
（2）、催化剂净化汽车尾气
目前减少汽车排放污染的主要措施，达标不等不不排放，累积效应
（3）、采取“汽车尾气的路面降解技术”被国际公认补救措施。

由于国内外始终没有解决TiO2光催化剂在沥青或水泥路面的高效降解问题，研究和开发进展缓慢。

3、汽车尾气路面净化技术进展
困难一：Ti02双刃剑作用，降解尾气同时，加剧沥青路面的老化，降低路面的耐久性。

困难二：NO2高密度、低空（＞21℃）、液态（＜ 21℃）
开发状况：高成本、低效率，进展缓慢
新型材料，d胶粉负载TiO2型复合粉体有下列优点：
（1）、应用范围广：水泥、沥青。

（2）、降解效率高: 胶粉富集汽车尾气，大幅提高TiO2光催化效率（3）、耐雨水、耐碾压：化学交联反应，使催化剂具有很强的附着力
4、创新之处-----高效催化
（1）、能够应用任何路面：不再受限于水泥路面，保护沥青路面的耐久性（2）、胶粉富集汽车尾气，大幅提高TiO2光催化效率
（3）化学交联反应，使催化剂具有很强的附着力，耐雨水、耐碾压
（4）高效释放TiO2光催化剂的表面活性，发挥其表面催化降解原理
5、汽车尾气的路面降解新技术：
（1）、模拟交通环境、自然环境等条件下的降解效率
（2）、复合型降解材料的催化降解效率甚至比“同质同量”的纯TiO2粉末的（3）、降解效率还要高！复合型新材料降解NO x的效率提高显著！
6、景观效果图
隧道---汽车尾气最严重地方
紧急情况，打开紫外灯！
路边喷涂黑色降解材料
8、达到上述要求的原材料成本、施工：
（1）、降解粉成本（原料）：
3.82~3.92元/平方----彩色胶粉：10元/平方
沥青粘结层：10元/平方（普通沥青）
树脂粘结层：25元/平方（环氧树脂
（2）、施工简单：成品粉料 + 一套施工车
◇喷涂法：交通复杂场所
1）沥青（树脂）喷涂
2）复合胶粉喷洒
3）适当碾压，固化
◇卷材加热技术：适合隧道内，快速施工场所
1）工厂预制卷材
2）现场加热粘帖
物理技术对老化SBS改性的“原位”再生技术：
借助γ-ray射线技术，有望实现老化SBS改性沥青路面的原位再生技术对SBS聚合物网络结构的再恢复问题-----SBS的修复机理：
Schematic of asphalt structure
Powder of SBS
Structure of thermoplastic SBS
This is fresh SBS modify asphalt
我们的研究结论是：所谓的老化SBS，并没有老化！仅仅是表皮的老化！！
再生后，结构的分析
借助γ-ray射线技术，有望实现老化SBS改性沥青路面的原位再生技术
中国的冰雪灾害：
1、背景：
（1）、由于南方城市气候特点，路面极易形成薄冰，因此，每年的雨雪冰冻季节，对交通安全的威胁甚至比东北地区更加严峻。

由于薄冰附着路面，使得路面的抗滑性急剧下降，车辆极易侧滑、失控甚至发生侧翻；而且，由于冰雪与路面粘连较强，冰雪清除难度很大，效果也不理想。

（2）、由于缺乏对“冰雪-路面粘结特性”的研究，导致我国在公路冰雪灾害治理领域长期处于被动局面，防治措施和技术相对很落后，效率很低。

尤其是面对大面积冰雪天气，交通部门现有的技术显然难以应对。

2、目前措施：
2、融雪剂、撒盐的危害：对路面的损害很严重（使路面变得凹凸起伏，
沥青性质发生部分改变，路面内部的钢筋混凝土等收到腐蚀）
冰雪抑制易除型路面技术
1、背景：本课题以“冰雪-路面粘结体”为研究主体，以冰雪与路面微观构
造的“界面科学原理”为突破口，研究了分离“冰雪/路面粘结界面”的物理化
学原理，提出了以降低路面冰雪粘结力为重点的路面冰雪抑制和易除新原理、新
材料、新技术，开发出具有“冰冻抑制、易除”的功能型路面涂层产品。

2、基本原理:能量传播原理，当力量打在一个平铺于另一个物体上时，那么
很大一部分的力量会被传到那个物体上；而当两者之间的空隙足够大时，力量就
会被自身承受。

3、实验：
（1）、无涂层路面的薄冰破坏实验：破坏能量不被冰层吸收，被传递到路面中。

下雨时，路面因为有涂层具有憎水效果，对雨水具有疏水效果，而且在几天
之后仍然保持高憎水性。

（2）、有涂层路面的薄冰破坏实验：破坏能量被冰层大量吸收，薄冰形成放
射裂缝。

下雨时，因为没有涂层，所以具有亲水效果。

学号：21209101
姓名：杨雅芳。