2024-05-10
 
面向智慧道路建造的新型路面材料设计与展望
2024年05月10日   阅读量:65036

摘要:

随着传统工程材料与现代新型材料研究的深入, 以及人们对道路基础设施需求的不断提升, 道路的内在属性和功能定位发生了显著的变化, 从早期满足通行基本需求的结构物, 演化到具有经济属性和环境属性的固定资产. 进入21世纪以来, 智慧出行和安全出行的需求, 对道路基础设施提出了新的需求. 道路作为交通工具的重要载体, 需要进一步提升其自身的智慧化水平. 材料科学和交叉学科的飞速发展, 为设计和建造各类新型路面提供了可能与技术支撑, 也推动了路面材料研究领域的不断拓宽. 为此, 本文介绍了具有自俘能、自发光、自调温和自愈合功能新型路面材料的技术原理、设计、发展与挑战, 为新型路面材料的设计和研究提供参考和借鉴. 新型路面材料设计的意义不仅仅在于拓展路面的功能, 而且在于引发路面材料和结构技术设计理念的更新, 进一步丰富和拓展现代道路工程以及相关学科知识体系, 推动现代路面工程技术进步和相关产业的发展.


关键词:路面材料, 自俘能, 自发光, 自调温, 自愈合


道路作为重要的交通基础设施, 是人类社会进步与发展的重要基础. 人类建造道路的历史至少有几十个世纪. 公元前20世纪, 古埃及的人们修建了道路, 把大量的巨石从采石场运到工地, 建成了举世闻名的金字塔和狮身人面像. 古罗马帝国时期, 人们修建了以罗马为中心马达的道路系统, 有谚语“条条大路通罗马”.这些道路对古罗马帝国的兴盛起到了巨大的作用(http://www.triplenine.org/Vidya/OtherArticles/ABriefHistoryofRoadBuilding.aspx). 公元前2世纪至13、14世纪, 横贯亚洲、欧洲与非洲的丝绸之路, 推动了东西方的经济、文化与科技交流, 对世界经济发展与社会进步产生了重要的作用(https://en.unesco.org/silkroad/about-silk-road/).


随着材料科学的不断发展, 从早期的天然块石、卵石、砾石、木材、碎陶片等材料, 到古巴比伦和印加帝国采用的天然沥青, 用于修筑道路的建筑材料在不断升级变化[1]. 进入到19世纪后, 随着石油和水泥工业的快速发展, 沥青和水泥逐渐成为高等级公路路面的主要材料, 它们的应用大幅度提升了道路的稳定性和承载能力. 进入20世纪后, 随着现代化工技术的进步, 不同类型的高性能水泥和改性沥青材料日益成熟和丰富, 显著提升了路面的服务品质和服役寿命, 极大地满足了人们对道路通行功能的基本需求[2]. 在20世纪中后期, 随着人们对资源节约和环境保护意识的不断提升, 道路工程材料经历了绿色化发展阶段, 涌现出一批以温拌沥青、乳化沥青为代表的低排放材料[3], 以橡胶沥青等为代表的废旧资源路用材料和以多孔沥青混合料、低吸热路面材料与尾气分解路面材料为代表的环境友好路面材料, 极大地丰富了道路的环境友好属性[4].


进入21世纪后, 科学技术的飞速发展尤其是大数据和人工智能的迅速发展, 促进了整个社会对智能化的需求, 智能交通已成为道路发展的必然趋势. 中国已经提出了建设交通强国的国家战略并印发了《交通强国建设纲要》, 明确提出到21世纪中叶, 全面建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国, 并且交通智能化与绿色化水平位居世界前列. 道路作为交通工具的重要载体, 需要进一步提升其自身的智慧化水平. 目前, 国内外已经开展了面向智慧公路的新型路面材料设计与研发. 在荷兰, 研究人员在一段长500 m的公路上涂上荧光涂层, 利用荧光材料白天“吸能”、夜晚发光的特性, 帮助司机判断晚间道路位置并降低能源消耗. 此外, 全球已开展了光伏路面的研究. 例如, 2017年, 中国济南绕城高速上铺筑了世界首条高速公路光伏路面试验路, 全长1120 m. 总体看来, 光伏路面的技术尚不成熟, 在应用中还有诸多问题需要解决. 近年来,智慧路面发展较为迅速. 为了解决路面结冰及温度过高导致稳定性降低等问题, 研究人员研究开发了多种融雪化冰[5]、热反射[6]和降温路面[7]等新型路面材料.


本文面向智慧道路建造的需求, 分析了具有自俘能、自发光、自调温和自愈合功能的新型路面材料技术原理、设计、发展与挑战, 为新型路面材料的设计和研究提供参考和借鉴.


1  自俘能材料


1.1 路面能量收集需求


在承担交通功能的同时, 道路周边存在着大量的环境能量, 包括热能、机械能等. 近年来, 在全球能源短缺、环境污染和气候变暖的背景下, 路面能量的收集与利用成为研究热点. 已有研究表明, 道路环境中潜在的热能和机械能能量可观, 利用热电材料的塞贝克效应(Seebeck effect)和压电材料的压电效应, 可将路域环境中的热能[8]和机械能[9]转化为电能. 若能将路面能量加以收集利用, 不仅可以大大减弱信息、通讯和传感器件对传统供能的依赖[10~12], 未来还有望成为新能源汽车能量来源的重要途径之一.


1.2 压电路面材料设计


1.2.1 技术原理


车辆荷载自身振动和对路面结构的挤压, 使得路面结构变形, 有大量机械能潜藏在路面结构内部. 在传统路面结构中, 潜在的机械能最终以热能形式耗散在路面内部, 增加路面病害风险. 压电路面利用正压电效应, 可将这部分机械能转化为电能. 压电材料是压电路面的核心部分, 主要有复合式压电材料和埋置式压电材料两种. 其中, 复合式压电路面材料是将压电材料与传统路面材料一体化, 如沥青基压电复合材料[13]和水泥基压电复合材料[14]; 而埋置式压电路面材料是将压电材料封装形成压电换能器, 压电换能器再以埋置的方式嵌入路面结构.


与复合式压电路面材料相比, 埋置式压电路面材料能量转化效率高, 施工可控性强, 是目前广泛采用的压电路面材料. 埋置式压电路面材料的设计包括压电材料形状、种类和外部封装结构的设计. 压电材料形状多样, 其中膜状、薄片状和块状材料多用于道路能量收集研究. 膜状压电材料如聚偏氟乙烯薄膜(polyvinylidene fluoride, PVDF)和薄片状压电材料如悬臂梁式压电材料, 二者能量输出均与弯曲变形量正相关. 然而, 路面结构小变形要求限制了其作动空间, 并且二者几乎没有承载能力, 不能用作结构构件. 块状压电材料如柱状压电材料, 刚度大、抗压强度高, 不仅满足路面小变形要求, 还可与路面材料一同承担交通荷载. 因此,埋置式压电路面材料宜选用块状压电材料. 块状压电材料极化方向一般为厚度方向, 在车辆荷载竖向激振力作用下, 其厚度方向产生电压. 压电材料的这种工作模式称为3-3压电模式, 此时极化方向(第一个3)与施力方向(第二个3)一致. 压电材料种类决定压电参数, 在3-3压电模式下, 影响压电能量收集的压电参数主要为压电变形常数d33和压电电压常数g33, 二者乘积越大, 材料压电能量输出效果越好[15]. 拥有良好铁电性能的压电陶瓷材料是压电材料的较优选择. 外部封装结构除了保护脆性压电材料不受集料棱角影响外, 还应有应力放大的作用, 且封装材料需要有良好的机械性能和耐候性能.


1.2.2 压电路面设计与能量输出


成型小型压电路面组件, 压电材料选用柱式PZT-5H, 直径为6 mm, 高度为10 mm, d33=670×10–12 C/N,等效电容Ca=90 pF. 封装结构由压头、盖环、内部构件组和底座组成(图1), 其中内部构件组由垫片、电极、约束体组成. 压头顶面直径为39.6 mm, 底座底部直径为5 6 mm, 埋置式压电路面材料整体高度为26 mm. 除铜电极外, 封装结构均采用工程性能良好的尼龙材料. 采用4 cm AC13+6 cm AC20组合结构, 面层级配均参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2017)[16]建议的级配范围中值进行设计. 粗、细集料均为石灰岩, 填料为磨细石灰粉, 沥青为基质90#A级沥青. 采用分层成型法将压电换能器埋置在下面层顶部.采用小型加速加载设备MMLS3模拟道路荷载对小型压电路面进行加载. 面层温度调控范围为–20~60°C.


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在最低和最高温度范围内, 组件输出电压-时间曲线为交流电(图2), 但峰值和谷值电压并不完全对称.低温时输出电压不足10 V, 高温时输出电压可达250 V.单次轴载作用下能量输出与温度关系表明, 温度低时,能量输出变化幅度小; 当面层温度提高到零度以上后,能量输出快速增长, 最高温度下输出能量是最低温度下消耗能量的3700余倍. 因此, 温度对压电路面能量产出影响显著. 低温时压电路面输出严重不足, 这是因为低温时路面结构刚度大, 使得车辆荷载经路面结构传递给压电材料的荷载远小于路表荷载. 这可能会导致压电路面在冬季无法获得充足电能, 因此有必要设计与压电能量输出相匹配的能量收集、存储及智能管理系统.


1.3 热电路面材料设计


1.3.1 技术原理


热电路面是利用温差发电技术, 将沥青路面多余的能量收集并实现路面能量的绿色转化, 同时降低路面温度、延长道路使用寿命的一种新型路面, 组成上要有热电转换器件、热端和冷端三部分. 其中, 热电转换器件基于塞贝克效应[17], 将P型和N型两种不同类型的热电材料(P型是富空穴材料, N型是富电子材料)一端相连形成一个PN结, 置于高温状态, 另一端形成低温. 通过热激发作用, 高温端P型材料空穴和N型材料电子的浓度高于低温端, 在这种浓度梯度的驱动下, 空穴和电子向低温端扩散, 形成电动势. 在陶瓷基体上将若干对半导体元件在电路上串联起来, 而在传热方面是并联的, 这就构成了一个通用的热电转换器件. 这种半导体元件无运动部件(除了电子和空穴等载流子、晶格振动或声子的运动以外)、无流体介质、无噪声污染、无磨损免维护, 是一种绿色使用方式.


沥青路面类似于黑体, 对太阳辐射的吸收系数高达0.8~0.95, 可吸收大量热量. 尤其在夏季高温时节, 沥青路面白天表面温度可达70°C左右, 可以直接作为热电路面的热端, 或者将路面内部的温度采用导热体导出, 以导热体作为热电路面的热端. 热电路面的冷端材料在同等条件下应该较热端材料温度低, 因此可以采用空气、水、路基土壤、相变储热材料等作为冷端材料[18].


1.3.2 热电路面设计与能量输出


选择成品热电转换器件将路面内部温度用导热介质导出, 导热介质作为热电路面的热端. 导热介质选用铝均热板. 冷端安装有机玻璃水槽, 使用水作为冷端材料. 热电路面试验试件尺寸为300 mm×300 mm×100 mm, 铝均热板埋设于距路表20 mm处.

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按照气象学中将全年气温划分成的高温、中温和低温3个时期[19], 分别选取高温天气(7月24日)、中温天气(4月22日)和低温天气(2月24日)测试的代表数据(图3). 可以看出, 热电路面试件发电电压变化随着一天气温变化呈先增大后减小的规律. 试件在高温、中温和低温三种天气下测试得到的电压峰值分别为0.564、0.391和 0.275 V, 即环境温度越高, 热电路面输出电压越大.


1.4 发展与挑战


自俘能路面材料可以将自身感知到的振动能和热能转化为电能. 这可为道路附属设施及智能感知、检测设备提供电能, 随着技术的进步, 还可能通过无线充电技术为新能源汽车充电. 这对建设智能路面具有十分重要的意义. 对于压电路面材料, 提高能量输出效果是现阶段面临的首要问题. 应积极开发新型复合式压


电路面材料、优化极化方法和制备工艺; 应在优化埋置式压电路面材料自身结构性能的同时减少路面病害,综合提升压电路面性能. 对于热电路面材料, 提高能量转换效率是当前面临的主要问题. 需进一步研究增大热电路面热端及冷端产生的温差, 优化热端材料及冷端材料的配置; 优选适用于热电路面结构的热电转换器件.


2 自发光材料


2.1 路面光线需求


道路照明旨在为驾驶员和步行者提供交通的安全性与导向性, 但道路照明设施的大规模应用带来的是日趋庞大的能源消耗和光污染[20]. 据统计, 道路照明用电在国家照明总耗电中约占20%~30%, 而电能利用率尚不到65%, 浪费严重[21]. 传统路灯照明带来的眩光会引起驾乘人员视觉上的不舒适和疲劳, 严重时还会造成交通安全隐患[22]. 采用路面内置发光器件或掺杂自发光材料使道路自主发光, 全部或部分替代外设照明光源, 既可以节约能源, 还可以消除路灯造成的光照不均匀及眩光等问题. 自发光路面是一种采用环保稀土发光材料为原料而设计的兼具安全、美观、节能等诸多特点的新型功能道面[23]. 目前, 德国、美国和法国等发达国家相继开展了自发光路面的开发与研究[24,25].


2.2 自发光路面材料设计


长余辉稀土发光材料是重要的稀土功能材料之一,而SrAl2O4:Eu2+/Dy3+是目前应用最为广泛的长余辉稀土发光材料[26]. 与其他发光材料不同的是, 它可以吸收外部光辐射源的能量并储存其中. 在关闭激发源后, 能量可以在较暗的环境中以光的形式缓慢释放. 掺杂稀有金属离子的碱土铝酸盐荧光粉在接受荧光灯或阳光照射后, 呈现出明亮而持久的余辉. 由于无放射性、余辉寿命长、化学稳定性好等特点, 长余辉稀土发光材料成为一种潜在的可替代传统硫化物基荧光粉的持久性发光材料.


一般来说, 路面的自发光现象可以通过多种方式实现, 如在水泥混凝土中掺加稀土发光材料, 改变混凝土的微观结构; 制备发光涂层, 在道路表面涂抹发光材料等. 由于自身颜色的限制, 沥青材料通常会遮蔽绝大部分余辉, 目前主要将水泥混凝土作为自发光材料的载体, 用于制备和应用自发光浆体材料. 与传统路面发光的标志标线相比, 自发光浆体材料无论从技术原理还是制备工艺上, 都具有较高的可行性. 除此之外, 余辉的能见度范围更广, 不但适用于道路交通, 还可以铺设于景区、城市步道和广场.


为了进一步研究自发光水泥基浆体材料的发光性能, 将不同粒径的长余辉SrAl2O4:Eu2+/Dy3+荧光粉(luminescent powder, LPM)和反光粉(reflective powder,RPM)按照25%和10%的掺量掺加到白色水泥材料中,研究浆体材料的发光性能. 通过自主研发的亮度测量仪, 对含有不同粒度荧光粉和反光粉的自发光浆体材料的亮度进行测试, 得出自发光水泥浆体的亮度衰减规律及荧光粉和反光粉的最佳粒径. 当荧光粉和反光粉的粒度分别为150和100目时, 自发光浆体材料的亮度和余辉最佳(图4).

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为了探究粒径效应对水泥浆体发光性能影响的原因, 保持反光粉的粒径为100目, 对自发光水泥浆体进行荧光光谱分析. 当对自发光浆体进行光激发后, 不同粒径的荧光粉表现出不同强度的发射光谱, 其中150目时光谱强度最大. 在自然光下对自发光浆体材料进行8 h照射, 移至暗处后对其进行亮度衰减记录. 结果表明, 6 h后, 该自发光浆体材料仍然可以达到人眼可见亮度.


2.3 发展与挑战


作为一种智慧功能型路面, 自发光路面能够在不增加能耗的前提下有效改善夜间路面的能见度. 目前,世界范围内对自发光路面的研究还处于起步阶段, 仍有许多技术及应用问题待解决. 例如, 由于荧光粉性状特殊性, 采用沥青混合料掺入荧光粉无法达到发光目的, 目前多采用水泥无机材料作为荧光粉发光载体, 适用材料范围较为单一; 应用较为广泛的夜光石撒布路面的铺设方法会造成行车噪声大, 且无法保证路面材料的高温稳定性和低温抗裂性; 我国幅员辽阔, 地域差异显著, 冬季夜晚最长时长可达16.5 h, 需要重点研究如何提高发光材料性能以尽可能达到蓄能时间短、持续发光时间长等的要求. 因此, 对自发光路面材料的科学设计、自发光路面结构形式的选择、自发光路面发光性能的长效评价机制等有待深入研究.


3 自调温材料


3.1 路面温度调节需求


沥青路面的高吸热性和温度敏感性决定了其在夏季高温季节容易出现车辙病害, 这也是导致城市热岛效应的主要原因之一. 此外, 沥青路面在高温环境中挥发有害气体, 影响人居生活环境. 因此, 有必要采取有效措施主动缩短沥青路面的高温作用时间, 从根本上改变沥青路面产生的不利影响. 从另一方面讲, 沥青路面作为道路基础设施的重要组成部分, 其智能化的实现需要在沥青路面中引入智能材料. 研发具有主动管理路面热环境能力的相变材料, 主动感知并调节沥青路面温度, 最终实现延长路面服务年限、提高使用品质、降低环境污染的目标.


3.2 自调温路面材料设计


自调温路面材料具有主动感知和调节沥青路面温度的能力. 该类材料能够在相变温度范围内, 通过相态之间的转变(通常为固液相变)以潜热的形式吸收或释放沥青路面的热量, 从而增加沥青路面热量吸收或释放的时间, 为路面的温度变化提供缓冲[27,28]. 选取适用于沥青路面的相变材料是实现其应用价值的前提. 相变材料应具有适宜的相变温度、足够高的相变焓值以及优异的物理和化学性质, 同时要兼顾对路用性能的影响.


研究显示, 棕榈酸、肉豆蔻酸和聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)均具有适用于沥青路面降温的相变温度和足够高的相变焓值, 同时具有足够高的热稳定性应对热拌沥青路面的施工温度. 从对沥青性能的影响进行评估发现, PEG对沥青的温度敏感性影响更小, 更适合作为自调温路面材料.

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不同分子量PEG相变特性和热稳定性的研究结果表明, 分子量对PEG的热稳定性影响不大(图5). 相比之下, PEG2000具有较低的高温相变温度(50.93°C), 而PEG4000~20000具有相似的高温相变温度, 但PEG20000的相变储热能力明显更低, 其适用性低于PEG4000~10000(图6). 为此, 在选取适宜的PEG时, 首先应从相变温度筛选, 其次根据对沥青性能的影响进一步筛选.

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为避免PEG相变过程中由于固液态的转变导致使用中材料强度和稳定性变化进而影响路面使用性能和寿命等, 常将PEG吸附到介孔基体中或采用微胶囊包裹的方式制备成复合相变材料. 研究表明, 在夏季高温时段, 掺有相变材料的沥青路面可以比普通沥青路面降低4°C以上[29~32].


3.3 发展与挑战


采用相变材料主动管理沥青路面温度已经表现出较好的应用前景. 目前研究重点主要集中在对固液相变材料进行物理封装和对路面性能的影响评估. 然而,沥青路面施工和运营阶段的荷载作用容易造成封装材料开裂、破碎等, 进而产生PEG泄漏. 因此, 采用化学方法制备具有确定相变特征的复合相变材料具有潜在的应用前景. 为实现相变材料对沥青路面温度的精准感知和及时调节, 如何有效提高相变材料的导热性也值得进一步研究.


4  自愈合材料


4.1 路面裂缝修复需求


沥青材料在持续的交通荷载以及温度变化、水损害、氧化等环境因素作用下容易变硬变脆, 黏聚性和黏附性变差, 使得沥青路面在服役期内产生大量微裂缝. 另一方面, 作为一种典型的温度敏感型黏弹性材料, 在荷载间歇期或环境温度较高时, 由于沥青的毛细流动、分子浸润以及分子间扩散作用, 产生的微裂缝可以自发愈合[33]. 同时, 沥青具有界面润湿、黏合与分子扩散能力, 这些都为裂缝愈合后强度形成提供了基础条件. 通过构建智能沥青材料, 使其具有自我修复的能力, 可有效减轻沥青路面与裂缝相关的病害并减少后期养护费用. 利用沥青混凝土的自修复性能在沥青路面出现宏观损害之前就进行养护, 是美国、荷兰、瑞士、英国等发达国家近些年来所倡导的先进沥青路面养护理念[34].


4.2 自愈合路面材料设计


通过沥青自愈合技术, 可以提高沥青的自我修复能力, 延长沥青路面的使用寿命. 作为一种典型的黏弹性材料, 在较高温度下或荷载间歇期, 沥青材料可以自发进行愈合. 现阶段, 往往采用加热诱导的方法加速沥青混凝土路面裂缝的愈合. 微波加热技术由于加热速度快、加热效率高和选择性加热等优点, 近年来被广泛应用于沥青路面除冰、自愈合等. 为提高沥青路面的吸波能力, 多采用向混合料中掺入吸波物质. 当微波穿过吸波材料时, 其内部发生分子振动, 损耗的微波能转换为热能, 从而愈合混凝土内部的微裂缝. 根据微波损耗机理不同, 吸波材料可分为电损耗型(多为碳基材料)和磁损耗型(多为磁性材料). 后者由于价格低廉、环保价值高而具有很大的研究潜力.


钢渣是冶金工业中产生的废渣. 钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题一直受到重视. 近年来, 钢渣沥青路面由于良好的路用性能而得到广泛使用. 然而, 基于自愈合目的的钢渣沥青混合料电、热物理性能相关研究较少. 向沥青混合料中掺加钢渣, 通过分析钢渣沥青混合料愈合效率及其在微波加热下的升温速率、表面温度分布情况, 可以评价钢渣沥青混合料作为自愈合路面材料的可行性.


钢渣具有较高的铁元素含量, 可以用作吸波材料.同时, 由于其多孔结构, 微波在其孔腔内可多次反射损耗. 钢渣密度较大, 用体积法替换部分3~5 mm档的集料. 通过平行于横纵截面切割马歇尔混合料制备试件,由三点弯曲试验使试件产生微裂缝, 用试件在微波愈合前后的强度比作为混合料的愈合指标. 试验结果显示, AC-13沥青混合料中钢渣掺量为60%时, 沥青混合料的愈合效果最佳(76.83%)(图7).

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微波加热后试件表面的温度分布情况如图8所示, 结果表明, 沥青混合料表面温度为90°C时, 对裂缝有较好的愈合效果[35]. 当钢渣掺量较少时, 由于缺少吸波材料, 在微波加热一段时间后, 试件表面温度仍然较低; 当钢渣掺量为60%时, 试件表面温度大多达到90°C, 愈合效果最佳; 而当钢渣掺量过多时, 会出现局部过热现象, 导致集料松散坍塌.因此, 钢渣存在最佳掺量使得混合料的愈合效率达到最佳.


4.3 发展与挑战


自愈合路面材料是智能道路发展的重要部分. 微波加热技术可以显著提高沥青混凝土自愈合能力, 但仍有很多技术问题有待解决. 钢渣作为吸波材料, 在微波下可升温愈合裂缝, 但引起的局部过热问题尚未得到有效控制; 纤维状吸波材料在混合料拌和过程中容易出现缠绕、断裂等问题; 碳基吸波材料能够在短时间内迅速升温, 缩短微波加热时间, 但其价格昂贵, 限制了其广泛应用. 因此, 自愈合路面材料的科学设计方法有待深入研究, 建立相应的理论和方法, 为其推广提供科学依据和技术支持.


5 结语


现代以及未来先进路面材料并不仅仅局限本文所介绍的自俘能、自发光、自调温和自愈合功能的新型路面材料. 对路面从单一的通道功能到适应未来智能交通的多重环保和智慧调节功能的改变, 其意义不仅仅在于拓展路面的功能, 而且在于引发路面技术的变革. 这将导致路面材料和结构技术设计理念的更新, 将丰富和发展现代道路工程以及相关学科知识体系, 带动现代道路工程技术进步和相关社会产业的变革与发展.


(1) 自俘能路面材料具有显著的发电效应. 其中,压电路面材料在设计时, 除了要考虑如何提升压电路面能量输出, 还要兼顾其与路面结构和交通荷载的匹配性; 并且要减少外界环境对能量输出的影响, 或设计与能量输出相匹配的能量收集、存储及智能管理系统,提高能量输出效率. 热电路面材料设计时, 应在满足路用性能要求的基础上, 主要考虑增大热电转换器件热端和冷端的温差, 提高能量转换效率, 优化热电转换器件、热端及冷端材料的配置, 并考虑开发新材料及新发电模型.


(2) 以长余辉SrAl2O4:Eu2+/Dy3+荧光粉作为发光体掺入到水泥无机材料中制备的自发光水泥浆体具有较好的自主发光特性. 在选择用于路面的发光材料时, 不仅要考虑路面功能要求, 而且要考虑路用性能要求, 如满足一定的抗压、抗折强度等力学性能和良好的水稳定性和抗滑能力. 为保障交通安全, 路面照度、眩光限制等也要达到相关要求.


(3) 将相变材料用作自调温路面材料具有较好的应用价值. 在相变材料的选取过程中, 应综合考虑相变材料自身的相变性能、稳定性和对沥青路面性能的影响. 此外, 应根据路面设计、施工、运营需求, 进一步研究设计满足长期性能要求的复合相变材料.


(4) 钢渣具有较好的吸波性能, 在微波加热条件下,可以迅速升温愈合裂缝. 在自愈合路面材料的选取过程中, 还应考虑其传热能力及其对沥青混凝土拌和、施工、力学性能的影响. 通过优化自愈合路面材料, 有效地延长沥青混凝土路面的使用寿命.


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