高寒高海拔地区沥青路面遮热铺装材料的性能与施工工艺研究

发布时间：2020-03-21 13:40

【摘要】：高寒高海拔地区太阳辐射强烈,沥青路面在强烈的太阳照射下温度迅速上升,极易产生车辙病害,同时,沥青路面温度的升高,会破坏高寒高海拔地区的冻土区所处的热平衡状态,最终产生冻融问题。这都将严重影响高寒高海拔地区沥青路面的使用寿命与服务质量。本文从减少沥青路面对太阳辐射吸收的角度出发,研究一种适用于高寒高海拔地区的路面遮热铺装材料。首先,论文基于遮热铺装材料的工作原理与高寒高海拔地区的环境特点,对遮热铺装材料的组成材料进行了选择。最终确定以环氧树脂、聚酰胺固化剂为主要成膜物质,以二氧化钛、炭黑为次要成膜物质,以分散剂、紫外线吸收剂等材料为助剂的方案,制定出了分别以环氧树脂、聚酰胺固化剂的试验方案各9种,共18种试验方案。其次,通过对遮热铺装材料的室内降温效果测试与分析,得出遮热铺装材料具有良好的降温效果。当二氧化钛的体积浓度为15%、炭黑的掺量为0.2%,降温幅度可达13.2℃。紫外吸收剂的加入对降温效果影响较小。再次,在确定的遮热铺装材料的最优方案中添加了两种紫外吸收剂UV-531和UV-329,通过对遮热铺装材料的加速老化试验,从宏观与微观两个层面评价遮热铺装材料的抗紫外老化性能。结果表明:紫外吸收剂的加入可以改善遮热铺装材料的抗紫外老化性能,紫外吸收剂UV-531较UV-329的效果更显著。最后,本文对遮热铺装材料的抗滑、耐水、耐碱性能进行了测试。结果表明:涂覆遮热铺装材料后,沥青混凝土试件的抗滑性能大幅下降;采用铺撒标准砂的方式对遮热铺装材料的抗滑性能进行改善后,遮热铺装材料的抗滑性能明显改善;遮热铺装材料的抗水性、抗碱腐蚀以及低温抗裂性性能良好。
【图文】：

太阳热反射涂料,应用实例,日本,热性

a)街道 b) 广场图 1.1 太阳热反射涂料应用实例综合上述研究，可发现对于遮热铺装材料的使用日本处于领先地位。涂覆遮热类材料的使用面积逐年增加，截至 2010 年不完全统计，日本国内有 40 多个区域采用了遮热性路面的道路，累计达 1,028,648m2，其中日本的首都东京地区所占比例是全国总铺装面积 54%[19]。西同等[20]设置了四组对比试验，分别为装有三种不同颜色热反射涂料以及对照组设置为不含有热反射涂料的普通沥青路面，对四组路面进行温度测试以及路表反照率测试，三种含有涂料的路面路表温度均表现为不同程度降低。北圃芳人[21]选取了不同的路面进行降温效果试验，结果对比显示，涂刷热反射遮热铺装材料的透水性路面要比普通透水性铺装的温度低 4-50C。小作好明等[22]通过室外观测，研究了遮热性铺装路面对长波辐射传输及空气温度的影响。日本遮热性铺装协会，对已有的成果做了汇总达成了一份行业内部的技术应用指南，并提出了相关试验方法，供广大学者学习研究2．冻土热稳定性研究现状国外开展高寒高海拔地区冻土热稳定性研究较早。20 世纪 80 年代，美国公路协会

示意图,太阳直接辐射,光谱区,太阳高度角

辐射分为两部分，一是太阳的直接辐射，二是散射辐射。直接辐射指方式直接投射到地表面上；散射辐射是指太阳光的一些散射以及表漫作用。太阳的直接辐射是沥青路面的主要热量来源。阳直接辐射接辐射波长介于 300~3000nm 之间，在波长类型中属于短波辐射，如下直接辐射光谱区比例示意图。根据波长条件，可将光谱分为三个光谱波长较短，在 0.4μm 以下，占太阳直接辐射的 7%；红外光谱区，波长以上，占太阳直接辐射的 43%。；可见光谱区，波长介于紫外光谱区和为 0.4~0.7μm ，占太阳直接辐射的 50%。从图中直方图可直观的看出源是红外光谱区和可见光谱区，比例高达 93%。因此，沥青路面吸收样来自于这两个光谱区，且可见光谱区是太阳辐射能的最大来源。影度的因素主要有大气透明度和太阳高度角，大气透明度越高、太阳高的太阳辐射强度也越大。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.217

【参考文献】