近日，全國首條應用于機動車道的全透水柔性結構瀝青路面，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)設計，是全國首次將全透水柔性結構瀝青路面應用于城市機動車道。
緩解城市洪澇災害 補充地下水資源
透水路面的結構層采用多孔材料，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害，并補充地下水資源。在“2018海綿城市建設國際研討會”上，這條透水路面作為主要示范工程向國內外學者和同行展示，獲得廣泛關注與贊譽。
路面是暴露在室外的層狀結構物，在自然環(huán)境中受車輛成千上萬次的重復荷載，性能會不斷衰變；不同的路面結構和材料，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。
據了解，長安大學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構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，每一種路面都呼應著未來交通發(fā)展的需求，具有良好的應用前景。
在室內鋪筑路面結構后，模擬實際車輛輪胎的碾壓作用，對路面結構和相關材料進行持續(xù)不斷的往復加載試驗，掌握和評價路面結構與材料的性能變化規(guī)律，對路面結構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臺學校自主研制的環(huán)形路面加速加載試驗機，以及相關配套路面鋪筑設備和測試儀器，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，可以全面測試評價路面材料和結構的長期性能。
為“海綿城市”建設提供技術保障
科研團隊瞄準我國公路建設中的重大課題和關鍵技術，開展路面結構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難題開展技術攻關。
團隊先后承擔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構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構適應性研究”、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鍵技術”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中應用，有力支撐了我國公路重大工程建設。
以半剛性基層材料為代表的路面材料和結構研究，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構，創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。
創(chuàng)新環(huán)保路面設計理論與方法
科研團隊圍繞城鎮(zhèn)化發(fā)展、“海綿城市”建設過程中面臨的公路基礎設施建設與自然、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)保型路面的設計理論與方法。
團隊研發(fā)了具有我國自主知識產權的透水路面、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實踐于一體的“新型路面公園”。
據悉，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構層、允許路表水進入路面內部并流出路面或滲入路基土體的一種路面結構。根據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。
根據對流、輻射和傳導的傳熱方式，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置導熱系數小的隔熱層，阻止熱量向路面內部傳遞。
新型路面結構的研發(fā)，使我國在環(huán)保型路面領域達到國際先進水平，對建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會產生了積極影響和示范帶動作用，為國家新型城鎮(zhèn)化建設，尤其是“海綿城市”的建設提供了強有力的技術保障。
集能路面研究取得重大進展
面向未來國家建設需求和世界交通科技發(fā)展前沿，該團隊著眼于運用“互聯網+技術”，面向智能道路，積極研發(fā)路面發(fā)電、智能傳感、無線傳輸等高新技術，期待在路面能量收集與利用、路面信息狀態(tài)智能分析等關鍵技術上取得突破，引領道路工程領域的技術創(chuàng)新，輻射和促進材料、信息、電子、能源等相關產業(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埋設壓電晶體，在車輛荷載作用下壓電晶體產生形變，激發(fā)出電荷，通過收集這部分電荷實現發(fā)電。熱電路面通過在路面內或者路面外布設熱電模塊（TEG），將路面吸收的熱能轉化為電能。所獲得的電能通過相關電力設置轉換和存儲，可用于路側照明指示、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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