沥青路面太阳热反射涂层性能及应用研究

论文摘要

沥青路面以其平整度高、噪音小、行车舒适性好等诸多优点,在我国道路建设中的比重越来越高。然而沥青是一种吸热材料,对太阳热辐射的吸收率很高,达到0.8-0.95。在夏季高温时,大量热量被沥青路面吸收并且蓄积,从而导致沥青路面高温。高温的沥青路面产生两大主要问题:1)高温车辙病害2)加剧城市“热岛效应”。针对沥青路面高温引起的这一系列问题,本文依托国家自然基金项目《缓解热岛效应的沥青路面太阳热反射涂层的机理分析及材料开发》,提出一种通过增加太阳热反射率来降低沥青路面温度的太阳热反射涂层铺装技术。首先,针对沥青路面的吸热特性和所处光热环境,建立了沥青路面表面热平衡方程,结合太阳热反射涂层的反射特性,分析了太阳热反射涂层的降温原理;通过室内外降温试验得出:在夏季高温时,太阳热反射涂层可有效降低沥青路面温度9℃左右;对比不同涂层用量的降温效果,结合经济性考虑,建议在沥青路面上应用时涂层的用量控制在0.7kg/㎡0.9kg/㎡。其次,针对太阳热反射涂层的抗滑性、耐磨性、耐温变性、渗水性以及与沥青路面的粘附性等相关路用性能进行研究。试验结果表明涂层具有较好的耐磨性、粘附性和耐温变性,同时对路面可以起到表面封层作用,有效减少路面水损害。抗滑性方面,提出三种不同改善措施,建议采用以下工法:涂布0.4kg/㎡涂料→撒布0.5kg/㎡防滑粒料→涂布0.4kg/㎡涂料→撒布0.3kg/㎡防滑粒料。最后,为了验证室内研究成果,对太阳热反射涂层的降温效果和路用性能做进一步分析,研究了太阳热反射涂层的施工工艺及施工质量控制方法,铺筑了太阳热反射涂层试验路。同时选取观测点,对涂层的长期性能进行观测,结果表明太阳热反射涂层具有良好的降温效果、抗滑性和耐久性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 太阳热反射材料国内外研究现状
• 1.2.2 太阳热反射涂层在路面中的应用现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 沥青路面光热效应及热反射涂层降温原理分析
• 2.1 沥青路面的光热环境
• 2.1.1 热量传递的基本方式
• 2.1.2 投射到沥青路面的热辐射
• 2.1.3 沥青路面对投射来的热辐射响应
• 2.1.4 沥青路面的热平衡方程
• 2.2 太阳热反射涂层降温原理
• 2.2.1 太阳热反射涂层涂料反射光谱分析
• 2.2.2 基于有限元的太阳热反射涂层降温效果分析
• 2.3 小结
• 第三章 沥青路面太阳热反射涂层降温效果研究
• 3.1 室内试验
• 3.1.1 试验模拟系统
• 3.1.2 原材料及设备
• 3.1.3 试验方法及降温效果分析
• 3.2 涂层性质对降温效果的影响
• 3.2.1 涂层厚度对降温效果的影响
• 3.2.2 涂层的表面状况对降温效果的影响
• 3.3 室外试验
• 3.3.1 室外温度测试分析
• 3.3.2 红外热成像仪测试分析
• 3.4 小结
• 第四章 沥青路面太阳热反射涂层路用性能研究
• 4.1 抗滑性能
• 4.1.1 摩擦理论
• 4.1.2 抗滑性检测方法
• 4.1.3 太阳热反射涂层抗滑性能的改善
• 4.1.4 防滑粒料对降温效果的影响
• 4.2 耐磨性能
• 4.2.1 加速磨耗试验
• 4.2.2 磨耗后抗滑性能的变化
• 4.3 粘附性能
• 4.3.1 拉拔试验
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.4 抗渗水性能
• 4.4.1 技术要求
• 4.4.2 试验方法
• 4.4.3 试验结果与分析
• 4.5 耐温变性能
• 4.5.1 试验方法
• 4.5.2 结果评定标准
• 4.5.3 试验结果与分析
• 4.6 小结
• 第五章 太阳热反射涂层试验路铺筑及性能评价
• 5.1 施工工艺研究
• 5.1.1 涂层固化进程研究
• 5.1.2 施工基本要求
• 5.1.3 施工前的准备工作
• 5.1.4 施工工艺流程
• 5.2 试验路工程
• 5.2.1 试验路概况及方案
• 5.2.2 试验路施工过程
• 5.2.3 施工中注意事项及存在问题
• 5.3 试验路性能评价
• 5.3.1 降温效果评价
• 5.3.2 抗滑性评价
• 5.3.3 涂层外观评价
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 问题和展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及参与的科研项目