時間:2019年11月09日 分類:科學技術論文 次數(shù):
摘要:熱反射技術是一項被廣泛應用于建筑物及道路表面降溫的主動冷卻技術,國內(nèi)外很少對此技術在多年凍土區(qū)道路熱保護方面進行研究。本文針對多年凍土區(qū)氣候及工程環(huán)境特點,綜述了熱反射技術在凍土區(qū)道路中的應用現(xiàn)狀和研究成果,闡述了熱反射涂層的基本成分、反射機理和測試方法,分析了路用熱反射涂層的材料性能、反射效果和路用性能,簡要介紹了熱反射涂層在路基邊坡應用方面的研究進展。
最后,指出在當前條件下利用熱反射涂層保護多年凍土區(qū)道路所遇到的問題及可行的解決方案,并在此基礎上提出了今后的研究重點:從材料選擇、理論分析和試驗方法入手,對路用熱反射涂層的顏色、反射性能、路用性能和區(qū)域適用性進行改進和研究,加強對多年凍土區(qū)道路熱反射涂層的野外試驗和分析,深入對復雜氣候和工程環(huán)境下熱反射涂層性能方面的研究。
關鍵詞:熱反射涂層;輻射;多年凍土區(qū)道路;瀝青路面;路基邊坡
0引言
隨著我國《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》[1]的逐步實施,以及凍土區(qū)經(jīng)濟的不斷發(fā)展和寒區(qū)工程的建設,寒區(qū)公路高等級化已勢在必行,路面材料將以瀝青路面為主。然而,瀝青路面存在明顯的吸熱、聚熱和儲熱效應,其表面溫度遠遠高于氣溫,這會增加路面車轍、路基沉降和其他路基病害的程度和發(fā)生頻率。在全球氣候變暖和工程擾動的背景下,凍土及多年凍土路基的穩(wěn)定性受到影響[2-4]。
以在建中的青藏高速公路為例,其具有“寬、黑、厚”等特點,面對高等級公路黑色瀝青路面溫度高、路基寬度大、對沉降和不均勻變形要求高等問題,現(xiàn)有技術可能無法確保路基的穩(wěn)定性[5-6]。此外,機場道面作為寒區(qū)交通工程的重要組成部分,其下部多年凍土也存在不同程度的退化和不均勻沉降問題。因此,如何強化道路和道面冷卻效果,提高整體及其下部多年凍土穩(wěn)定性,成為當前亟待解決的新難題[7]。
總結近年來熱反射涂層技術在降溫方面的研究成果發(fā)現(xiàn),該技術在建筑物表面降溫方面的研究成果較多[8],在冷路面方面的研究也取得了長足發(fā)展[9],而對于寒區(qū)道路和道面降溫方面的研究仍處于初步探索階段[10],一方面是因為凍土路基長期受到車輛荷載和極端氣候環(huán)境的作用,對材料的性能要求非常苛刻;另一方面是因為路用涂層材料對顏色和使用性能的要求異于其他領域,涂層材料的選擇受到極大制約。
熱反射涂層技術的理論與試驗表明,隨材料性能的提升和完善,該技術可作為一種實用手段用于凍土區(qū)道路和道面的降溫。在這樣的背景下,本文主要介紹了路用熱反射涂層的基本反射原理、降溫性能、材料性能和路用性能,分析了其在凍土區(qū)道路、道面和路基邊坡中應用的研究現(xiàn)狀和不足,并在此基礎上提出了熱反射涂層技術在凍土區(qū)道路熱保護中應用的研究重點,并對今后的研究工作進行了展望。
1熱反射涂層的基本原理
1.1熱反射涂層組成及其傳熱機理
熱反射涂層材料是指能夠涂覆在物體外表面,對太陽短波輻射具有選擇性吸收和高反射率,自身具有高紅外發(fā)射率,可以降低物體表面及內(nèi)部溫度的一種功能性材料[11]。近年來,為了提高涂層的降溫效果和綜合性能,隔熱型、輻射型與反射型涂層材料的結合已成為路用熱反射涂層材料研發(fā)的主流趨勢[12]。這種材料主要由基料樹脂、功能填料(顏填料及功能性填料)和助劑[13]等組成,而且根據(jù)服役環(huán)境和被涂覆物體表面材料的不同存在較大差異。
太陽輻射到達地球表面的光譜范圍為0.25~2.5μm,屬于短波輻射,在大氣質量為1.5時,可見光區(qū)(波長0.38~0.76μm)和近紅外區(qū)(波長0.76~2.5μm)輻射分別占太陽輻射總能量的43%和52%,是太陽光能量的主要組成部分[14]。為單層熱反射涂層方案,由于瀝青路面采用不透明材料,當涂層厚度不足或需提高熱反射性能時,可采用雙層或多層涂層方案[15]。
涂層內(nèi)部材料的功能各不相同,其中的微納米顏填料能夠有效地將太陽短波輻射以相同的波長反射出去,空心微珠等材料可以有效地減少熱量向道路內(nèi)部傳遞,而二氧化硅等具有高發(fā)射率的材料可以將道路表面的熱量以紅外長波輻射的形式向外發(fā)射,進一步實現(xiàn)降溫。
根據(jù)定義可知,高性能熱反射涂層材料的SRI數(shù)值可能超過100,而傳統(tǒng)深色涂層材料和吸熱材料的SRI數(shù)值極低,甚至接近于0。凍土區(qū)道路的光熱環(huán)境較為復雜,而道路建設又改變了原有地表的植被狀況和熱流平衡狀態(tài)。
因此,SRI并不能完全描述熱反射涂層材料的降溫效果。根據(jù)相關試驗和數(shù)值研究表明,涂層材料的降溫效果不僅受其服役地區(qū)復雜氣候環(huán)境的影響,如太陽輻射的光譜特性、環(huán)境溫濕度和風速等,還受到影響涂層自身性能的因素影響,如紫外線強度、降水量、污染物成分、外界荷載、凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和基層材料穩(wěn)定性等[18-19]。此外,一些學者也對影響瀝青路面熱反射涂層平衡溫度的內(nèi)部因素[20-21]和外部因素[22]進行了研究。
1.2涂層反射率與發(fā)射率的測試方法
太陽光反射率是評價涂層熱反射性能和降溫效果的重要參數(shù),它被定義為物體表面反射輻射量與接收入射太陽總輻射量的比值。常見的反射率測試方法可分為實驗室測量、實地測量和遙感測量等[23]。凍土區(qū)道路具有特殊的結構形式[24],因此遙感測量方法并不能準確地描述路面和路基邊坡反射率及其變化規(guī)律。
實驗室測量系統(tǒng)主要由積分球反射儀、半球反射儀、熱腔反射儀和拋物鏡反射儀等組成,以上儀器可以用于測量待測物體表面的光譜反射率,這有利于熱反射涂層的組成成分優(yōu)化和性能分析[25]。然而,實驗室測量方法一般要求待測物體表面平整光滑,性質均一,對于表面粗糙以及待測面積較大的凍土區(qū)道路而言并不適用。
Levinson等[26]對幾種室內(nèi)、外測量太陽光反射率標準方法的測試原理和適用范圍進行了總結。經(jīng)過試驗和研究發(fā)現(xiàn),野外測量方法的精度受環(huán)境因素影響較大[27],為了解決該問題,Sailor等[28]、Mei等[29]、Qin等[30]在理論和試驗方法上進行了改進,提出了測量有限區(qū)域反射率的新方法。為了進一步提高野外測量精度,筆者認為應將理論方法和數(shù)值方法相結合,精確計算目標區(qū)域到達輻射接收器的視角因子,并對外加設備和目標區(qū)域陰影造成的誤差進行分析。
隨著熱反射涂層材料組成的不斷優(yōu)化,紅外發(fā)射率成為評價涂層降溫性能的另一個重要指標,它指物體輻射能力與相同溫度下黑體輻射能力之比。熱反射涂層的紅外發(fā)射率越大,其將熱量輻射出去的能力越強,通常的測量方法可參照標準ASTMC1371-15[31]和ASTME903-12[32]。
2熱反射技術在寒區(qū)路面中應用的研究現(xiàn)狀
2.1路用熱反射涂層材料性能研究
2.1.1基料性能研究
對于寒區(qū)而言,特別是青藏高原多年凍土區(qū),其氣候環(huán)境多變,日平均氣溫較低,且日較差較大,太陽輻射尤其是紫外線輻射強烈[33]。基料樹脂作為涂層的主要成膜物質,要求其具備高透明度、高折射比、太陽輻射吸收小以及耐候性能強等特點,因此組成結構中應避免使用含(O═C─)、(─C─O─C─)、(─OH)等吸能基團[34]和耐紫外線差的苯環(huán)[35]。
20世紀80年代,青藏公路淺色路面研究組對無規(guī)聚丙烯混合料進行了室內(nèi)和野外試驗研究,發(fā)現(xiàn)該種材料的路用性能與瀝青混合料沒有太大差異,低溫性能等甚至優(yōu)于瀝青,且具有較高的反射率,可代替瀝青在低溫下施工。根據(jù)青藏公路五道梁低溫斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知,白色油漆路面的反射效果最好,其4m處的地溫比瀝青路面降低約1℃,凍土上限提升約1.5m,而無規(guī)聚丙烯路面提升約0.5m[36]。鑒于淺色路面取得的良好降溫效果,在1985年,無規(guī)聚丙烯路面在青藏公路斜一五段鋪筑并通車[37]。
這是青藏線以及全國第一次大規(guī)模鋪筑熱反射路面,然而當時的技術并不成熟,可用的高性能材料有限,導致了涂層耐久性差、道路眩光等問題,從而限制了其在多年凍土區(qū)道路工程中的應用。近年來,為了提高路用熱反射涂層的降溫效果和服役壽命,學者對涂層基料成分進行了大量研究。馮德成等[38]采用硅丙乳液制備的涂料成本較低,高速路面的降溫效果較好,但耐污損和抗滑性能較差,使用壽命較短,適用于預防車轍病害的養(yǎng)護措施。
張鑫[20]、張靜[39]采用體質顏料來改善硅丙乳液的性能,根據(jù)多年凍土區(qū)哈阿高速公路試驗路段的實測數(shù)據(jù)可知,降溫效果達到12.8℃。王赫[40]發(fā)現(xiàn)丙烯酸樹脂比環(huán)氧樹脂的反射率高,根據(jù)北京季節(jié)凍土區(qū)試驗路段的測試結果表明,與傳統(tǒng)瀝青路面相比涂層路面降溫約5℃,而且,在使用一年后該涂層仍能保持降溫效果。
李文珍[41]、Cao等[42]研發(fā)的不飽和聚酯涂料可降低夏季路面溫度約10℃,然而涂層在使用一段時間后,出現(xiàn)剝落、變色等現(xiàn)象,降溫效果也有所下降。隨后,Cao等[43]研制的含氟丙烯酸酯乳液涂層的耐沾污性和降溫效果較好,然而其粘附性和耐磨性卻較差。
為了改善上述問題,Zheng等[44]研制了改性雙酚A型環(huán)氧樹脂涂層,其抗滑性能好,顏色種類較多,降低西安和陜西試驗路面溫度約10℃。以上研究為多年凍土區(qū)道路熱反射涂層基料的選擇提供了理論依據(jù)和參考,而且基料性能的改善可以有效提高道路表面涂層的降溫效果和使用壽命,減少熱量向路基內(nèi)部和道路下部的輸送,進而能提高凍土區(qū)道路的熱穩(wěn)定性和服役年限。
2.1.2功能填料性能研究
功能填料自身的反射率、發(fā)射率、粒徑與用量是決定路用熱反射涂層降溫性能的主要因素,而其與基料間的折射比和相容性是分別影響涂層反射效果和成膜性質的次要因素[45]。因此,確定合適的功能填料及材料配比是研發(fā)路用熱反射涂層材料首先考慮的問題。顏填料的折光指數(shù)是反映其太陽光反射性能的主要指標之一。金紅石型TiO2是最常見的高遮蓋力填料,其折光系數(shù)可達2.80[13],與常見基料間的折射比也較高。
因此,早期的路用熱反射涂層多采用白色TiO2和其他淺色顏填料。為了提高寒區(qū)機場道路的穩(wěn)定性和安全性,許多解決方案被提出,如采用保溫隔熱板、提高道路等級、開挖富冰土、更換路基填料、修補路面、提高道路表面反射率等方法,其中淺色熱反射涂層路面是較為簡單有效的方法[46]。19世紀50年代,美國首次采用白色熱反射涂料來減緩圖勒(Thule)機場道路下部富冰多年凍土的退化,研究發(fā)現(xiàn),新建涂層路面的反射率約為0.84,其下部凍土最大融化深度與傳統(tǒng)深色路面相比減少約0.7m,降溫效果顯著。
然而,經(jīng)過一年的風化和磨損,路面反射率降低至0.58,路面涂層還降低了道路原本的制動性能,并增加了維護成本,這些都限制了該項技術在機場道面上的推廣和應用[47]。為了研究淺色熱反射涂層對多年凍土路基降溫效果的影響,美國在費爾班克斯(Fairbanks)公路和阿拉斯加機場高速修建了淺色涂層試驗斷面,結果表明,涂層可降低路面平均溫度約1℃[48],融化深度較傳統(tǒng)路面(約為3.8m)減少了30%[49],該類涂層在使用防滑顆粒后仍存在制動問題[50],但這些研究成果為后續(xù)工作的開展提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。
Bjella[51]根據(jù)圖勒機場的監(jiān)測數(shù)據(jù)提出了路面反射率與融深間的經(jīng)驗公式,并建議用隔熱板和超挖富冰凍土的方法代替熱反射涂層方案,然而這些方法施工量較大且不易實現(xiàn)。Molmann等[46]對挪威斯瓦爾巴(Svalbard)機場下部多年凍土的融深進行了監(jiān)測,結果表明,白色涂層路面有效減少融深約0.4m。
該文章還指出,僅依靠熱反射涂層并不能徹底解決該地區(qū)多年凍土的凍脹融沉問題,但可以大幅減緩凍土的融化速度,因為該區(qū)域凍土的含冰量較大,凍融病害明顯,需要采取綜合保護措施。高折光指數(shù)的顏填料多為白色或淺色,在太陽輻射強烈的地區(qū)使用時,如青藏高原多年凍土區(qū),路面會產(chǎn)生強烈的眩光問題。
因此需要加入一定的著色顏料或冷顏料以緩解駕駛員的視覺疲勞。美國干粉顏料制造商協(xié)會按照顏料的化學成分和晶體結構將冷顏料分為14種,使用冷顏料不僅能提高路用熱反射涂層的舒適度和美觀性,還可增強涂層材料的耐候性和附著力,進而提高其使用壽命。Gonome等[45,52]利用無機納米CuO顏料研制出高性能深色熱反射涂層材料,此類無機熱反射顏料具有較高的近紅外反射率,使瀝青路面在保持深色的前提下依然擁有較高的熱反射性能,同時可以解決淺色顏料在不同太陽光譜下反射率差異較大的問題。
對于部分深色有機顏料而言,其涂層組成結構和反射原理與無機顏料有所不同,涂層整體反射率取決于底層涂層或基層材料的反射率、涂層厚度以及通過涂層的光線在某波長范圍內(nèi)被懸浮顏料顆粒吸收(轉化為熱)和反向反射的程度[15]。這些有機顏料并不具備高近紅外反射性能,而是對近紅外輻射表現(xiàn)近乎透明,如有機苝黑,常應用于熱反射涂層的頂層,當使用高近紅外反射顏料(如TiO2)作為底涂層時[53],涂層整體的熱反射系數(shù)可達0.45,然而這類材料的價格偏高,不適用于路用涂層材料的制備。
2.1.3路面組成結構對涂層性能的影響
瀝青混凝土路面不同的組成結構具有不同的粗糙程度和孔隙大小,這對涂層用量及反射效果有不同程度的影響[57]。相同條件下,孔隙小的瀝青路面反射率較高[58-59],而孔隙越大,達到相同降溫效果所需的涂層材料越多,孔隙內(nèi)的多重反射效應越明顯,這會降低表面宏觀反射率[60]和降溫效果。Cao等[11]發(fā)現(xiàn)隨涂料用量的增加,不同瀝青混合料表面的降溫效果均先急速增加后逐漸趨于穩(wěn)定,降溫溫差從高至低依次為AC(密級配瀝青混凝土混合料)、SMA(瀝青瑪蹄脂碎石混合料)以及OGFC(開級配瀝青混合料)路面,不同結構的降溫差異可達7℃。
涂層在粗糙路面上應用時,降溫效果會降低,但其降溫性能仍要優(yōu)于傳統(tǒng)路用材料和部分透水路面材料。此外,王良艷[61]對比了熱反射涂料、淺色耐磨碎石和多孔集料對鋼橋面層的降溫效果后發(fā)現(xiàn),熱反射涂料的降溫效果最佳。青藏高原多年凍土區(qū)高等級公路多采用AC型瀝青混凝土[62],上述研究表明,該類路面對涂層反射率和降溫效果的影響較小,因此熱反射涂層可以更好地發(fā)揮原有性能。
2.2路用熱反射涂層降溫效果研究
對于多年凍土區(qū)道路而言,瀝青路面的吸熱、儲熱和聚熱效應會加劇路基病害的程度和發(fā)生頻率,通過冷卻路基和降低路表溫度可有效緩解上述問題[63],而提高路面和路基邊坡反射率是重要的實現(xiàn)途徑[64]。
新建瀝青混凝土路面反射率約為0.05~0.10,在夏季其表面最高溫度比氣溫高約40~50℃[65],這增加了熱量向路基內(nèi)部的傳輸,雖然在使用五年后其平均反射率可提高0.12±0.03[66],這并不能從根本上達到降溫目的。鋪筑淺色碎石封層[67]和薄層水泥面層[68]是提升瀝青路面反射率的常見方法,雖然具有一定的降溫效果和路用性能,但應用于多年凍土區(qū)道路仍存在許多不足之處[69]。
首先,淺色碎石封層路面要求集料擁有較高反射率和紅外發(fā)射率,對于缺少該類型石料的地區(qū)而言,特別是青藏高原多年凍土區(qū),這無疑提高了加工和運輸成本。此外,碎石封層路面反射率受瀝青和淺色集料共同影響,如何在保證路用性能的同時調(diào)控路面反射率成為一項難題。薄層水泥混凝土修補技術一般適用于底層瀝青路面破損程度較小的輕載道路,對高等級公路而言并不適用[70]。
2.3路用熱反射涂層路用性能研究
凍土區(qū)瀝青路面在涂覆熱反射涂層后,其表面的抗滑性、耐磨性、抗凍融循環(huán)性(抗溫變性)、耐久性和抗老性等路用性能會發(fā)生改變。為了保證涂層的使用壽命、降溫效果和安全性,應對涂層路用性能進行系統(tǒng)研究。凍土區(qū)路面常結冰結霜,且降雨后路面濕滑,為了保證交通工具的制動性和行駛安全,要求路面有較高的抗滑性能。研究表明[81],隨涂層用料的增加,瀝青路面的構造深度將減小,抗滑性能會降低,在使用防滑顆粒后,路面摩擦系數(shù)會大幅增高并滿足規(guī)范[82]要求。
路用涂層防滑材料主要由聚氨酯樹脂顆粒等合成有機材料以及石英砂等無機材料組成[83-84],其對涂層反射率和降溫效果的影響較小[85],而科學安排防滑顆粒的施工順序可提高涂層耐久性[20]。此外,增加涂層表面的粗糙程度和構造深度也是提升抗滑性能的有效方法,具體措施有涂層表面刻槽和添加纖維物質等方法,但不能忽略表面粗糙度對反射率的影響。青藏高原多年凍土區(qū)道路交通量大,車輛載荷繁重,這會加速涂層的磨耗和脫落,進而影響涂層的反射性能和降溫效果。
路用熱反射涂層的耐磨耗性能可利用室內(nèi)自制加速磨光儀[81]、室外自然磨耗試驗[86]和室外加速磨耗試驗[87]進行評估。為了減少涂層的開裂和剝落,Sha等[10]建議采用提高凍土區(qū)瀝青路面剛度或者減少瀝青與基料間的剛度差距來改善這一問題。
筆者認為,可以采用石油衍生物代替?zhèn)鹘y(tǒng)瀝青,如瀝青脫色得到的無色膠結料、改性瀝青和彩色瀝青芳烴油,并結合相應的粘結劑、改性劑、淺色集料以及高反射顏填料,來提高涂層的熱反射和耐磨耗性能。此外,石油衍生物也可以替代傳統(tǒng)基料樹脂作為粘結劑,用于增強涂層的抗滑和耐磨耗性能以及涂層與瀝青路面間的協(xié)同變形能力。
3熱反射技術在凍土路基邊坡中應用的研究現(xiàn)狀
多年凍土路基受坡度、坡向、輻射等因素的影響,其兩側邊坡的熱邊界條件存在較大差異,隨路基高度的增加,這種差異會更加明顯,從而加劇了陰陽坡效應[98]。為了緩解陰陽坡效應帶來的不良影響,研究人員采用復合工程措施來改善傳統(tǒng)單一措施對消除陰陽坡效應的不足[99-101]。
以上方法均取得了一定效果,為了完善多年凍土路基邊坡降溫方法和理論,Qin等[27]提出利用熱反射涂層來緩解陰陽坡效應,并提出了一種測量多年凍土路基模型反射率的新方法,根據(jù)試驗結果可知,路基比原地表要吸收更多的太陽輻射;邊坡反射率與路基整體反射率間存在近似的線性關系,提高向陽面邊坡反射率可提高路基整體反射率約0.2,提高低坡度路基邊坡反射率將更有效地提高路基整體反射率[102]。
隨后,Qin等[103]提出了一種考慮邊坡與相鄰地表間多重反射效應的路基輻射傳輸模型,該模型考慮了太陽方位、路基走向、地面及路基邊坡反射率等因素對路基宏觀反射率的影響,試驗結果表明,正午時路基整體反射率最低,多重反射效應會增加路基對太陽輻射的吸收量,但與路基吸收的總太陽輻射相比該數(shù)值可忽略不計,這說明提高凍土路基反射率可有效減少其對太陽輻射的吸收[104]。
此外,提高遮陽板正面反射率并降低其背面發(fā)射率[105]以及提高塊石路基邊坡反射率[106]也是保護凍土路基穩(wěn)定性的新方法。然而,使用涂層降溫后應確保路基表面溫度場分布不產(chǎn)生較大差異,根據(jù)Reckard[50]在阿拉斯加熱反射試驗斷面的監(jiān)測結果可知,由于路面與邊坡溫度場分布不均,路肩處產(chǎn)生“邊緣效應”,降低了窄幅路基整體的降溫效果,并造成了橫向不均勻沉降和縱向裂縫等病害。
筆者認為,精確測量凍土路基邊坡反射率是計算和調(diào)控邊坡熱平衡狀態(tài)的前提,因此邊坡反射率的測量理論和方法是今后研究的一個重點。同時,凍土路基邊坡沒有受到車輛的直接磨耗,可將涂層直接應用在水泥砂漿或水泥棉加固后的邊坡上,并結合路基吸收的太陽輻射、能量平衡關系和其他冷卻路基方案,實現(xiàn)對多年凍土路基精確控溫和強化降溫的目的。
4小結與展望
熱反射涂層技術是降低路面溫度、減少路面病害和緩解城市熱島效應的有效方法,許多國家已出臺相應的規(guī)范,并將其成功應用在實際道路工程中。然而,該方法在多年凍土區(qū)道路熱保護方面的研究較少,涂層材料的研發(fā)以及熱反射技術的相關理論與試驗多針對于高溫和低緯度地區(qū),以及城市的建筑和道路工程,涂層材料在不同服役環(huán)境下的性能是亟待研究的課題。
借鑒熱反射技術在道路降溫方面的成功經(jīng)驗,在多年凍土區(qū)道路工程中應用熱反射技術具有可行性和廣闊的發(fā)展空間。本文基于路用熱反射涂層技術及其在多年凍土區(qū)道路中應用方面的研究現(xiàn)狀和不足,提出了今后的研究重點:
(1)材料方面
研發(fā)高性能近紅外反射顏填料,提高納米技術和其他新技術的應用,增強路面熱反射性能和耐久性,解決涂層路面眩光問題;針對凍土區(qū)特殊的氣候環(huán)境和工程特性,開發(fā)抗溫變、抗紫外和耐老化性能優(yōu)異的基料樹脂以及可替代瀝青材料的石油衍生物;開展涂層抗滑技術及其添加材料方面的研究,進而提高路用涂層的實用性和安全性。
(2)理論方面
傳統(tǒng)理論在精確計算路用熱反射涂層性能方面具有一定的局限性,需引入新的理論方法來揭示路用熱反射涂層的微觀輻射理論,指導多年凍土區(qū)路用熱反射涂層的研發(fā)和應用;完善多年凍土路基邊坡反射率測量理論,對熱反射涂層應用在多年凍土路基邊坡,特別在塊、碎石路基邊坡中的降溫效果和機理進行深入研究,為減緩凍土路基陰陽坡效應提供新的技術支持。
完善多年凍土路基光熱效應機理,建立涂層微觀輻射理論與路基宏觀輻射理論間的聯(lián)系,利用路用熱反射涂層對凍土路基進行精細化控溫;結合熱反射技術與其他主動冷卻路基結構,建立新型綜合路基熱保護技術,提高多年凍土區(qū)道路的整體熱穩(wěn)定性。
(3)試驗方面
目前,路用熱反射涂層性能方面的研究主要依據(jù)建筑熱反射涂層材料的相關規(guī)范和標準,隨著路用涂層在城市和凍土區(qū)道路中的應用和普及,需開發(fā)新的測試技術和規(guī)范標準對涂層的降溫性能和路用性能進行系統(tǒng)評價。針對多年凍土區(qū)自然和工程環(huán)境特點,研發(fā)可模擬太陽輻射、溫變、降水、風速、車輛荷載等要素的綜合試驗測試平臺,以及專門測試路用熱反射涂層耐磨耗、抗沖擊、抗滑、耐老化、耐污、抗溫變、抗開裂、抗剝落等性能的專業(yè)儀器設備,并開展涂層與道路表面間粘附性和變形協(xié)調(diào)性能方面的試驗研究。
此外,應開展野外實地監(jiān)測,將室內(nèi)試驗和野外試驗結果進行對比和評價,建立兩者間的聯(lián)系。同時,增加多年凍土區(qū)道路熱反射涂層的現(xiàn)場試驗監(jiān)測,對不同氣候和復雜工程環(huán)境下路用熱反射涂層的性能進行深入研究,為今后路用熱反射涂層在多年凍土區(qū)道路工程中的應用及推廣提供數(shù)據(jù)積累和理論支撐。
(4)工程應用方面
充分發(fā)揮熱反射涂層技術的優(yōu)勢,進一步拓展其在寒區(qū)工程建設中的應用,如在寒區(qū)水庫壩體上使用高性能涂層材料,用于減少混凝土構件因溫變產(chǎn)生的裂縫,同時涂層的熱保護和水保護性能還可以減緩凍融/干濕循環(huán)作用對水庫壩體的破壞,并對高性能涂層在寒區(qū)特定工程和環(huán)境作用下的熱保護機制進行深入研究。
道路施工論文范文:開展道路交通管理中的兩大途徑分析
在道路交通管理中應注重社會效益,本文通過提升交通違法成本,培養(yǎng)公民守法習慣兩個角度來提升社會效益,這也是為了維護交通秩序,從而能夠綜合施治,重點應該做到讓人們都有良好的道路交通習慣,這對于提升交通違法成本來說雖然難,但是成效卻比較好。