智能路面自我调节技术

智能路面可以定义为由特定的结构材料、感知网络、信息中心、通信网络和能源系统组成,具有主动感知、自动辨析、自主适应、动态交互等多种智能能力,并且能够为人、车、环境提供服务的道路路面。智能路面的自我调节技术主要有热反射、自动除冰雪、裂缝自愈合、自供电、自清洁等智能技术。其中一些技术已相对成熟并在实体路面中成功应用。

路面热反射技术。热反射涂层技术是一种极具发展潜力的沥青路面降温技术,如图1所示,通过在沥青路面表面铺设一层热反射涂料,就可以大大增加路面的反射率,降低路面的吸热量,从而有效地减轻路面的高温车辙病害和城市的“热岛效应”。

图1路面热反射涂层工作原理示意图

现有对于路面热反射技术的研究主要集中在热反射涂层的材料组成成分设计、施工工艺以及对沥青路面的实际降温效果等方面。沥青路面热反射涂层在国内的技术尚不成熟,还未进行推广应用。建议今后可从以下几方面继续开展研究工作:进一步明确涂层的降温机理,通过室内外试验和计算机模拟,对涂层的反射性能进行定量描述;使用废弃材料,如陶砂、陶粒等,研发廉价的涂层材料,并进一步丰富涂层的颜色,满足筑路需求;通过修筑实体工程,建立健全涂层路用性能评价方式和评价标准。

路面自动除冰雪技术。目前常用的清除法和融化法等除冰雪措施不仅效率低下,而且还有可能对路面以及周围的生态环境造成破坏,很难达到实时环保的除冰雪需求。为了使路面具备自动除冰雪的能力,一些相关的智能技术应运而生,主要包括环保型融雪材料技术、智能控制技术等。相关学者进行了大量的室内外实验和实践,证明了路面智能除冰雪技术的可行性和高效性。

智能除冰雪作为一个智能路面的服务终端,其功能实现主要依赖于气象站、路面温湿度传感器等数据采集终端与智能融冰雪材料和智能控制技术的配套使用。目前相关的智能监控技术已经相对比较成熟,一般由数据采集端、数据处理与传输端、移动网络、服务器(固定IP)和客户端五部分组成,而更廉价、环保和智能的路面除冰融雪材料的研发设计亟待解决。

路面裂缝自愈合技术。路面裂缝自愈合技术主要分为主动自愈合和被动自愈合两种,如图2所示。主动自愈合一般通过向粘结剂中添加导电颗粒和使用感应能量来提高温度,对沥青混凝土进行局部加热以改善其性能。被动自愈合一般是在黏结剂中嵌入封装有化学品的微胶囊,当黏结剂中开始出现微裂纹时,会对胶囊造成破坏,使其中的化学药品通过扩散进入黏结剂,从而修复材料,提高沥青的愈合率。

(a)裂缝主动自愈合示意图

(b)裂缝被动自愈合示意图

图2路面裂缝自愈合技术

国内外学者对路面裂缝的主动和被动自愈合技术已开展了广泛的研究,但都体现在某一方面上。建议今后将主动的再生沥青混合料技术和被动的微胶囊密封裂缝技术结合起来,研发复合型的路面自修复技术,解决目前微胶囊只能进行一次修复的不足;同时,应当结合数值模拟进一步明确路面裂缝产生的时间和分布形式,以及造成的微胶囊破裂情况,以实现路面服役不同时间节点的按需修复,延长路面的使用寿命。

(文章内容来源于沥青路面,如有疑问可直接联系编辑进行处理)









































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