改性沥青混凝土路面降温性能研究

改性沥青混凝土路面降温性能研究

发表时间：2018-10-17T09:39:56.970Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：郭连银[导读] 摘要：为解决沥青路面夏季高温问题，研制了改性沥青混凝土。

西安市政道桥建设有限公司陕西省西安市 710016 摘要：为解决沥青路面夏季高温问题，研制了改性沥青混凝土。从样品制备、测试仪器、测温点和绝缘等方面确定最合理的路面温度测试方法,在此基础上,系统的研究了环境温度、掺量和类型对改性沥青混凝土的路面冷却效果,并对冷却机制和改性沥青混凝土的性能进行了分析。结果表明，改性沥青路面的温度显著降低。外部温度越高，沥青混凝土的冷却效果越好;随着掺量的增加，改性沥青混凝土的冷却

性能得到了改善。负离子粉的冷却性能随负离子释放量的增加而增加。当负离子释放量超过5000离子时，改性沥青混凝土的冷却性能相差不大。

关键词：道路材料;沥青混凝土;降温性能 1前言

在我国基本的城市道路路面都是沥青路面,其作为一种吸热材料,在夏季高温季节,沥青表面温度可以达到63 ~ 68℃。沥青混凝土路面的高温不仅加剧了城市的“热岛效应”，而且降低了沥青混凝土的承载能力，在沥青路面上引起了严重的车辙危害。如何开发利用节能环保材料来缓解上述问题，是未来城市道路可持续发展的需要。目前，在解决沥青路面造成的城市热岛效应问题的基础上，主要采取了路面结构和材料组合的技术措施，主要采用了提高沥青混合料高温稳定性的技术措施，如优化等级、添加纤维和添加发情剂等。工程实践证明，这些技术无法解决城市热岛效应的产生。近年来,有学者研究道路表面的冷却材料,在沥青混凝土路面实施涂层冷却技术,可以收获一定的效果,但也存在许多问题,如涂料成本较高,需要增加项目投资，且工艺繁琐会造成施工不便。还含有较多的有毒物质，易对周围环境造成污染;耐久性差，影响沥青路面性能等。

2实验设计

2.1实验原材料

试验使用最常用的SBS改性沥青。粗、细骨料选用玄武岩碎石，填料为矿物粉。有粉末和负离子粉末，测试用的粉末有800和1000的细度，以及负离子释放量分别为2000、5000和8000离子的5种粉末类型。

2.2改性沥青制备方法

首先将粉末加入分散剂溶液中搅拌，干燥后的就可得到改性的粉末,然后把SBS改性沥青加热至160 +±5℃,经干燥表面活化处理后的粉与适量的偶联剂加入到SBS改性沥青中,以1000 r / min速度搅拌10分钟,然后再以4000 r / min速度搅拌40分钟,最终消除气泡,再以1000 r/min 的速度搅拌10分钟即可。

2.3配合比

沥青混合料级配在AC - 13型的基础上，采用改进的混合分级GAC - 13, 使用Marshall试验法，确定其各自的最佳配比，在SBS改性沥青的最佳比例上为4.7%。在添加不同类型和掺量以后，沥青的最佳油石比在提高了0.1% ~ 0.3%。

2.4实验方法

2.4.1路面测温实验

模拟太阳照射对沥青路面温度的影响试验,本文使用车辙试件进行实验,在天气较好的情况下,放置在户外的阳光下,模拟沥青路基接受太阳辐射,温度测量仪测试不同改性沥青在1 d车辙板温度变化,并与普通沥青板相比，来研究改性沥青混凝土的冷却效果。

(1)改性沥青混凝土的试件制备工艺与普通沥青混凝土的制备工艺相同。

(2)采用数字测温仪对实验仪器进行温度测试。

(3)测温点选择车辙板的不同位置来吸收太阳辐射的气流，周围的环境影响传热的的效果是不同的,研究不同位置的车辙板温度,分别在不同时刻对车辙板的温度进行比较分析。试验结果表明，同一车辙板的中心与边缘的温差不大，中心的温度略高于边缘位置。在试验过程中，对试件的最高温度进行了测试，并对车辙板的中心进行了温度测试。为了减少误差，进行了两个平行实验。

(4)围绕车辙板四周进行隔热措施来研究对车辙板中心温度的影响，首先对直接放在地板上，四周没有密封的车辙板进行实验，实验结果非常不规律，有很大的误差。因此，为了减少环境干扰，车辙板用泡沫或粘土包围，使车辙板绝缘，并在不同时间进行温度测量实验。实验结果表明，粘土绝缘车辙板的温度比泡沫粘土的温度高。实验过程中，温度升高引起的实验误差较小，较好地研究了改性沥青混凝土的冷却功能。因此，本文用粘土来隔离车辙板，进行温度测量实验。 3结果与讨论

3.1改性沥青混凝土降温性能研究

试验离子粉来研究改性沥青混凝土的冷却性能，研究选择不同掺量的改性沥青混凝土制备车辙板，对车辙板进行温度试验，研究不同时间段的温度变化对冷却性能的影响。从实验结果看，车辙板的温度明显低于普通SBS改性沥青混凝土的温度，表明其对沥青路面有明显的冷却效果。

3.1.1外界温度对改性沥青混凝土降温性能影响分析

为了研究改性沥青混凝土的冷却效果对温度的影响，在改性沥青车辙板的温度和普通SBS改性沥青车辙板温差的条件下，选择不同温度下20%的用量。实验结果表明:在高温周期13:00-15:00时，普通SBS改性沥青板表面温度超过60度，改性沥青混凝土的温度小于53，最高温度范围可达9.5℃,温度较低时,冷却速率很小,表明环境温度越高,沥青混凝土的冷却效果越好。

3.1.2掺量对沥青混凝土降温性能影响分析

根据试验结果，计算了不同掺量的改性沥青混凝土的冷却性能，分别为10:00、12:00、14:00和16:00不同高温时间段的温度数据。根据实验结果，(1)改性沥青混凝土的冷却性能与掺混量的变化基本一致，其冷却性能随掺量的增加而增加。(2)车撤板的最大冷却范围分别为14%、17%、20%和30%。

3.2改性沥青混凝土降温机理分析

3.2.1释放负离子

十几微米表面厚度范围是有高强静电场的，静电场不会被沥青包裹住,静电场与大气的交互,可以产生直流静电,当其与周围的水分子接触,瞬间放电,消耗热量。空气中的水分子和酸性气体分子在电场作用下产生负离子并释放，使得改性后的沥青以负离子的形式耗散了一些能量。

3.2.2自发极化效应

具有自发极化作用,在高温的环境下,随环境温度的变化和内部应力变化,发生自发极化,促进水分解形成负离子,在周围的温度变化同时,内部结构受到温度应力的影响,极性分子从低级别到高级别过渡,以无线电波形式释放的过剩能量，达到降低路面温度的效果。

3.2.3热电效应具有热电性质

当温度变化时，电荷会释放到静电场中，将热能转化为电能，减少城市道路热量的释放，从而缓解城市热岛效应。良好的热电性能是改性沥青冷却效果的重要前提。为了研究改性沥青混凝土的冷却机理，本文对改性沥青混凝土进行了热电性能试验。通过实验结果可以显著提高沥青的介电常数和电导率，并与改性沥青的技术规范相类似，将其添加到沥青中，使其具有明显的热电性能，从而降低沥青混凝土路面的温度。

3.3改性沥青混凝土路用性能分析为评价

根据沥青混凝土路面道路的性能，选择20%的负离子粉掺杂到改性沥青混凝土路面使用，对沥青混凝土路面性能进行研究。具体的实验结果可以看出,改性沥青的各方面的性能指标均高于普通SBS改性沥青混凝土,所以建议添加来提高沥青混凝土的性能。 4结束语

通过上文的研究分析，改性沥青混凝土使可以降低沥青路面的温度，且外部温度越高，沥青混凝土的冷却效果越好。随着用量的增加，改性沥青混凝土的冷却性能不断提高，当含量超过17%时，冷却性能不再明显。负离子粉的冷却性能好于粉末，随负离子释放量的增加而增加。改性沥青混凝土的冷却机理主要包括自发极化效应，释放负离子和热电效应，具有良好降温性能。

参考文献

[1]张欣.研究热反射和热抵抗沥青路面冷却机理的应用技术[D].哈尔滨工业大学,2011年.

[2]郭忆南,王建,等.沥青混凝土路面影响城市热岛的温度场和性能.[J].《重庆交通大学(自然科学),2010年,(4):548-551.