“涂覆抗车辙防滑路面新技术的研究与应用”项目于2011年11月立项，2012年12月完成,2013年5月通过了济南市科学技术局组织的项目成果鉴定。该项目研究由济南城建集团有限公司、哈尔滨工业大学等单位合作完成。该研究项目成果获2013年度“全国市政行业市政工程科学技术奖”一等奖，其成果适用于各类道路（特别是城市道路）的建设及改造工程。

    项目研究技术原理 

    沥青作为粘弹性材料，高温会使其劲度模量大幅度下降，抗变形能力降低。在夏季高温季节，沥青路面容易出现车辙、拥包、推移等永久性变形，影响行车舒适和交通安全，也缩短了沥青路面的使用寿命。解决沥青路面高温病害问题的传统方法为洒水、使用高性能沥青或者采用骨架型沥青混合料等等，但这些方法和措施均不能从根本上解决沥青路面的降温问题。通过合理的材料选择和结构设计，可以使沥青路面具有良好的热反射和热阻功能，从而主动降低路面温度，控制沥青路面高温病害的发生。

    “涂覆抗车辙防滑路面新技术的研究与应用”项目课题对热反射与热阻涂层的降温机理进行研究，通过建立沥青路面的光热平衡方程，研究了不同热物参数对路面温度场的影响；开发了热反射和热阻涂层材料，对比分析了不同树脂基以及不同纳米级材料对涂层反射率的影响，确定了其最佳搭配比及掺量；对热反射与热阻涂层的降温效果进行室内及室外测试；对热反射与热阻涂层进行了抗滑性等路用性能的测试；对应用了热反射与热阻技术的涂层进行了经济效益分析；通过多条试验路的修筑和观测，总结了热反射涂层的施工工艺，并对热反射与热阻涂层进行了温度测试和长期路用性能观测，结果表明热反射与热阻涂层具有很好的降温效果、抗滑性和耐久性。

    关键技术及创新点

    该项目的关键技术及主要创新点如下。

     1）热阻/热反射技术机理的研究分析 。通过应用沥青路面温度场模型分析路面温度场的影响因素，提出了应用热反射与热阻技术降低路面温度的降温机理，同时考虑材料对路面温度场影响时需要综合考虑更因素的影响。

    2） 研究了采用涂覆热阻/热反射彩色防滑路面作为沥青混凝土路面表面铺装层的方法，在不破坏原有路面结构且提高路用防滑性能的条件下减少沥青路面车辙现象发生。

    3）通过涂层材料的选择、组合形式研究及相关材料试验和路段试验，总结了热阻/热反射彩色路面降温幅度与所选材料的对应关系。

    4）开发了热阻/热反射功能涂层基体材料的设计方法，采用丙烯酸树脂作为基材、纳米材料作为填料，在近红外段反射率高于环氧树脂的热反射率，提高了沥青路表面对太阳辐照的反射率，其反射率为79.8%，能够降低路面温度8℃～12 ℃，并可延缓车辙现象发生。

    5）对涂覆抗车辙防滑路面的力学性能、路用性能进行了研究，对抗车辙、防滑、改善视觉效果等性能进行对比分析研究。研究结果表明涂覆抗车辙防滑路面比普通沥青路面摩擦系数高，具有良好的防滑性，可提高路面的耐磨性。

    与国内外同类技术的比较

    使用热反射涂层降低路面温度的技术构想最先是由日本道路工程技术人员提出的。日本国土交通省下属的土木研究所和民间建筑公司合作，共同开发出了在城市道路上使用的热反射涂料。由于这种特殊材料反射太阳光的能力强，因此将这种材料涂在路面上后，路面积蓄的热量较少，有助于控制城市热岛效应。2002年，长岛特殊涂料公司和日本铺道公司联合开发出一种能控制公路路面温度升高的类似路面铺覆材料，在夏季高温季节，沥青路面铺覆上这种路面材料后，可降低路面温度5℃～16℃。

    近年来，国内的科研工作者也注意到了热反射涂层技术的重要意义，并进行了大量的研究工作，也开发出了一些总反射率较高的产品。具有热反射功能的AAS型隔热防火涂料，涂刷在房屋顶面能反射60%~70%太阳辐射能量，具有很好的隔热效果。战为民等研发的涂料的红外反射率大于50%。康翠荣等开发了具有多层结构的热反射涂层，其在0.4~1.8μm内的反射率大于80%。

    目前研究的重点是涂层材料与热阻/热反射材料的选取。选择的材料不但需要具有较高的发射率，较低的热导率，还具需要具有良好的阻热效果。王金台综合反射率和施工性能，提出适宜的陶瓷中空微珠配比为4.15%~6.10%。吕艺利用粒径小于400μm的空心陶瓷微珠，开发了反射率大于89%的涂层材料。

    沥青路面热反射技术的核心是采用各种技术手段提高路面材料的反射率和发射率，减少进入路面结构的太阳辐射能量，达到降低路面平衡温度的目的。目前在道路工程领域，可以提高路面反射率和发射率的技术手段主要有使用浅色集料、彩色沥青路面和太阳热反射涂层等。

    近几年来，美国、日本以及欧洲的许多发达国家已经开始将热反射涂层在道路上进行应用，并取得了良好的效果。其中日本道路工程技术人员采用热反射涂层来降低沥青路面温度，但因造价过高而限制了该技术的推广应用。我国在沥青路面温度场控制方面，还处于空白状态。关于降温的室内试验评价方法研究较少，尚未有可以有效模拟道路实际工作环境的室内模拟辐射试验系统，对热反射和热阻技术的降温效果进行定量的评价。在道路工程领域尚未开展沥青路面光热效应的基础理论研究工作，也未掌握利用热反射自主控制、调节路面温度场的核心技术。而且，将纳米技术与热阻/热反射涂层跟彩色路面相结合，在国际上目前尚无应用先例。因此，急需开发一种可以广泛应用、造价低、对环境无污染、满足路用要求的热反射涂层。

    “涂覆抗车辙防滑路面新技术的研究与应用”项目课题的立项与研究，填补了国内相关路面材料技术方面的空白，项目成果鉴定意见认为：该研究成果具有创新性，经济、社会及环境效益良好，应用前景广阔，总体达到国际先进水平。

    项目应用成果与效益

    “涂覆抗车辙防滑路面新技术的研究与应用”项目成果在济南北园大街延长线工程、济南文化东路道路工程、北京首发养护公司门前道路等多个城市主干道的快速公交车车道路面铺装工程进行了实验性及大面积实际工程应用，取得了良好的经济和社会综合效益。

    经济效益  应用涂覆抗车辙防滑路面新技术，可有效降低沥青路面表面层温度达10℃左右，从而延缓车辙等病害的发生，该涂层的总造价为140元/m²，与同类进口产品相比（480元/m²），降低成本320元/m²；根据全寿命周期成本计算，节约养护维修费用达25元/m²。 

    社会效益  涂覆抗车辙防滑路面新技术的应用，可以使得城市热岛效应在一定程度上得到缓解，创建更适宜的城市人居生活环境，提高城市居民的总体生活质量。应用热反射和热阻技术的应用也有效地控制车辙病害，延长道路的使用寿命，从而减少对于公路建设和养护的资金投入，有利于促进地区经济的健康与可持续发展。

    涂覆抗车辙防滑路面新技术作为一种绿色、环保、节能的路面材料技术，在我国日益加速的城市化进程中，具有广阔的推广应用前景。

（济南城建集团有限公司 供稿）

注：本文刊载于《市政技术》2015年第1期，第1、2页。