近日，全國首條應(yīng)用于機動車道的全透水柔性結(jié)構(gòu)瀝青路面，在陜西省西咸新區(qū)灃西新城順利完工。這條全透水瀝青路面由長安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點實驗室沙愛民教授科研團隊主持研發(fā)設(shè)計，是全國首次將全透水柔性結(jié)構(gòu)瀝青路面應(yīng)用于城市機動車道。
緩解城市洪澇災(zāi)害 補充地下水資源
透水路面的結(jié)構(gòu)層采用多孔材料，雨水通過路面材料的連通孔隙從面層入滲并部分滲入路基，能夠較大限度緩解城市洪澇災(zāi)害，并補充地下水資源。在“2018海綿城市建設(shè)國際研討會”上，這條透水路面作為主要示范工程向國內(nèi)外學(xué)者和同行展示，獲得廣泛關(guān)注與贊譽。
路面是暴露在室外的層狀結(jié)構(gòu)物，在自然環(huán)境中受車輛成千上萬次的重復(fù)荷載，性能會不斷衰變；不同的路面結(jié)構(gòu)和材料，其使用壽命和使用性能有很大差別，“道路加速加載試驗”就是以此為背景展開。
據(jù)了解，長安大學(xué)道路加速加載試驗研究中心作為特殊地區(qū)公路工程教育部重點實驗室的重要組成部分，主要進行道路材料和結(jié)構(gòu)的長期性能以及道路功能的試驗與展示，包括路面長期性能加速加載試驗與新型路面研究。在這里，像透水路面這樣的新型路面還有好幾種：保水降溫路面、低噪聲路面、反光路面、熱反射路面、集能路面…… 可以說，每一種路面都呼應(yīng)著未來交通發(fā)展的需求，具有良好的應(yīng)用前景。
在室內(nèi)鋪筑路面結(jié)構(gòu)后，模擬實際車輛輪胎的碾壓作用，對路面結(jié)構(gòu)和相關(guān)材料進行持續(xù)不斷的往復(fù)加載試驗，掌握和評價路面結(jié)構(gòu)與材料的性能變化規(guī)律，對路面結(jié)構(gòu)理論研究和路面材料組成優(yōu)化研究具有重要意義。
記者了解到，長安大學(xué)道路加速加載試驗研究中心實驗大廳約2000平方米，擁有3臺路面加速加載試驗設(shè)備，包括1臺道路路面加速加載試驗機、1臺小型路面加速加載試驗機、1臺學(xué)校自主研制的環(huán)形路面加速加載試驗機，以及相關(guān)配套路面鋪筑設(shè)備和測試儀器，形成了從直道到環(huán)道、低速到高速、常載到重載的加速加載試驗系統(tǒng)，可以全面測試評價路面材料和結(jié)構(gòu)的長期性能。
為“海綿城市”建設(shè)提供技術(shù)保障
科研團隊瞄準我國公路建設(shè)中的重大課題和關(guān)鍵技術(shù)，開展路面結(jié)構(gòu)理論研究和路面材料組成優(yōu)化研究，圍繞我國高速公路建設(shè)中存在的長期性能不足，對涉及凍土地區(qū)公路、長壽命路面、鹽漬土路基等西部特殊惡劣環(huán)境條件下的高等級公路修筑技術(shù)難題開展技術(shù)攻關(guān)。
團隊先后承擔(dān)了國家科技支撐計劃課題“多年凍土區(qū)高速公路高性能路面結(jié)構(gòu)與材料耐久性能研究”、交通部西部交通科技項目“公路半剛性基層損壞機理分析及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性研究”、港珠澳大橋主體工程島遂工程研究專題“ 節(jié)段式沉管隧道路面關(guān)鍵技術(shù)”等多項課題的研究，科研成果在世界海拔最高的青藏公路、世紀工程港珠澳大橋等多個重大項目建設(shè)中應(yīng)用，有力支撐了我國公路重大工程建設(shè)。
以半剛性基層材料為代表的路面材料和結(jié)構(gòu)研究，攻克了我國高速公路路面基層開裂損壞的難題，突破了基層損壞對路面服役壽命的制約。路面服役性能的改善和使用壽命的延長，使半剛性基層瀝青路面繼續(xù)得以成為我國各級公路路面的典型結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
創(chuàng)新環(huán)保路面設(shè)計理論與方法
科研團隊圍繞城鎮(zhèn)化發(fā)展、“海綿城市”建設(shè)過程中面臨的公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與自然、人居環(huán)境之間的矛盾，在國際上率先提出了“路面不僅是汽車行駛和行人行走的通道，而且是人們工作和生活的環(huán)境”的理念，建立了環(huán)保型路面的設(shè)計理論與方法。
團隊研發(fā)了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的透水路面、低噪聲路面、低吸熱路面、尾氣分解路面、主動融冰雪路面、明色反光路面等新型路面，并在加速加載試驗大廳兩側(cè)鋪筑了多種新型路面，使之成為集科研成果展示和課外教學(xué)實踐于一體的“新型路面公園”。
據(jù)悉，透水瀝青路面是由多孔瀝青混合料、級配碎石等大孔隙材料作為路面結(jié)構(gòu)層、允許路表水進入路面內(nèi)部并流出路面或滲入路基土體的一種路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)其透水特點和適用場合等條件，分為三種類型：Ⅰ型——面層排水，Ⅱ型——基層（或墊層）排水，Ⅲ型——路表水直接進入路基。
根據(jù)對流、輻射和傳導(dǎo)的傳熱方式，團隊開發(fā)了保水式路面、遮熱式路面和隔熱式路面。保水式路面是利用路面孔隙保水材料中的水分蒸發(fā)，降低路面溫度；遮熱式路面是在路表形成熱反射涂層，減少太陽熱輻射；隔熱式路面是在路面中設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)小的隔熱層，阻止熱量向路面內(nèi)部傳遞。
新型路面結(jié)構(gòu)的研發(fā)，使我國在環(huán)保型路面領(lǐng)域達到國際先進水平，對建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會產(chǎn)生了積極影響和示范帶動作用，為國家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，尤其是“海綿城市”的建設(shè)提供了強有力的技術(shù)保障。
集能路面研究取得重大進展
面向未來國家建設(shè)需求和世界交通科技發(fā)展前沿，該團隊著眼于運用“互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)”，面向智能道路，積極研發(fā)路面發(fā)電、智能傳感、無線傳輸?shù)雀咝录夹g(shù)，期待在路面能量收集與利用、路面信息狀態(tài)智能分析等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，引領(lǐng)道路工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，輻射和促進材料、信息、電子、能源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
目前，集能路面研究已取得重大進展，并在“新型路面展示區(qū)”鋪設(shè)示范。集能路面主要包括壓電路面、熱電路面和光電路面。壓電路面是在路面內(nèi)埋設(shè)壓電晶體，在車輛荷載作用下壓電晶體產(chǎn)生形變，激發(fā)出電荷，通過收集這部分電荷實現(xiàn)發(fā)電。熱電路面通過在路面內(nèi)或者路面外布設(shè)熱電模塊（TEG），將路面吸收的熱能轉(zhuǎn)化為電能。所獲得的電能通過相關(guān)電力設(shè)置轉(zhuǎn)換和存儲，可用于路側(cè)照明指示、電子信息牌、通信傳輸、周邊居民用電以及通過無線傳輸汽車充電等。
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