鋪筑更安全更環(huán)保更智能的路面

近日，全國首條應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(jié)構(gòu)瀝青路面應用于城市機動車道。

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(nèi)外學者和同行展示， 獲得廣泛關注與贊譽。

2018海綿城市國際研討會專家現(xiàn)場參觀

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(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、低噪音路面、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，凝結(jié)了團隊的智慧和科研力量，具有良好的應用前景。

深耕路面承載力及耐久性研究

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。

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)和相關材料進行持續(xù)不斷的往復加載試驗，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，特別是在探索新型路面承載能力和耐久性方面，具有不可替代的作用。

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(tǒng)，可以全面測試評價路面材料和結(jié)構(gòu)的長期性能。

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(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(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。

沙愛民教授為學生講解職能路面原理

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)保路面設計理論與方法

科研團隊面向國家戰(zhàn)略需求，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(chǎn)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(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實踐于一體的“新型路面公園”。

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(shù)小的隔熱層，阻止熱量向路面內(nèi)部傳遞。

低噪音路面通過削弱輪胎與路面噪聲聲源和控制聲波傳播途徑兩個方式降低噪音。路側(cè)遠場測試方法測出的多孔降噪路面噪音值，較普通密級配路面大約低3—8分貝。相當于將聽者與噪聲源的距離擴大了一倍，或者交通量減少了50%以上。

反光路面主要是利用玻璃等反光材料對光的反射作用，提高瀝青路面的可見度。玻璃在瀝青混凝土中的大小和排列形式不規(guī)則，玻璃瀝青混凝土路面中同時存在鏡面反射和漫反射兩種反射形式。反光路面可提高路面能見度，降低照明能耗，實現(xiàn)廢棄物循環(huán)利用。

新型路面結(jié)構(gòu)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(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，尤其是“海綿城市”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(lián)網(wǎng)+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?shù)雀咝录夹g，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(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電力設置轉(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。

2017年9月13日，時任中共陜西省委書記婁勤儉考察道路加速加載試驗研究中心

2017年11月29日，陜西省委常委、西安市委書記王永康考察道路加速加載試驗研究中心

2018年12月13日下午，陜西省副省長陳國強蒞臨我校進行考察道路加速加載試驗研究中心

千古百業(yè)興，先行在交通。在絲綢之路的起點西安，長安大學將進一步強化公路交通、國土資源、城鄉(xiāng)建設三大學科優(yōu)勢，提升人才培養(yǎng)、科學研究、服務社會的能力和水平，以不懈奮斗為交通強國建設作出更大的貢獻。

近期熱文回顧：

黨委宣傳部 訊瀾工作社

文字：馮秋香 齊 琳

圖片：安 印、孔令達、中國交通報

編輯：羽 禾

審核：郗 波

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