摘要：熱反射技術(shù)是一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用于建筑物及道路表面降溫的主動(dòng)冷卻技術(shù)，國(guó)內(nèi)外很少對(duì)此技術(shù)在多年凍土區(qū)道路熱保護(hù)方面進(jìn)行研究。本文針對(duì)多年凍土區(qū)氣候及工程環(huán)境特點(diǎn)，綜述了熱反射技術(shù)在凍土區(qū)道路中的應(yīng)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(jī)理和測(cè)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(jiǎn)要介紹了熱反射涂層在路基邊坡應(yīng)用方面的研究進(jìn)展。

　　最后，指出在當(dāng)前條件下利用熱反射涂層保護(hù)多年凍土區(qū)道路所遇到的問(wèn)題及可行的解決方案，并在此基礎(chǔ)上提出了今后的研究重點(diǎn)：從材料選擇、理論分析和試驗(yàn)方法入手，對(duì)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(jìn)行改進(jìn)和研究，加強(qiáng)對(duì)多年凍土區(qū)道路熱反射涂層的野外試驗(yàn)和分析，深入對(duì)復(fù)雜氣候和工程環(huán)境下熱反射涂層性能方面的研究。

　　關(guān)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(guó)《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》[1]的逐步實(shí)施，以及凍土區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和寒區(qū)工程的建設(shè)，寒區(qū)公路高等級(jí)化已勢(shì)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(chǔ)熱效應(yīng)，其表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣溫，這會(huì)增加路面車(chē)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(dòng)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(diǎn)，面對(duì)高等級(jí)公路黑色瀝青路面溫度高、路基寬度大、對(duì)沉降和不均勻變形要求高等問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)可能無(wú)法確保路基的穩(wěn)定性[5-6]。此外，機(jī)場(chǎng)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(wèn)題。因此，如何強(qiáng)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(dāng)前亟待解決的新難題[7]。

　　總結(jié)近年來(lái)熱反射涂層技術(shù)在降溫方面的研究成果發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)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(zhǎng)足發(fā)展[9]，而對(duì)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?yàn)閮鐾谅坊�長(zhǎng)期受到車(chē)輛荷載和極端氣候環(huán)境的作用，對(duì)材料的性能要求非常苛刻;另一方面是因?yàn)槁酚猛繉硬牧蠈?duì)顏色和使用性能的要求異于其他領(lǐng)域，涂層材料的選擇受到極大制約。

　　熱反射涂層技術(shù)的理論與試驗(yàn)表明，隨材料性能的提升和完善，該技術(shù)可作為一種實(shí)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(yīng)用的研究現(xiàn)狀和不足，并在此基礎(chǔ)上提出了熱反射涂層技術(shù)在凍土區(qū)道路熱保護(hù)中應(yīng)用的研究重點(diǎn)，并對(duì)今后的研究工作進(jìn)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(jī)理

　　熱反射涂層材料是指能夠涂覆在物體外表面，對(duì)太陽(yáng)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(lái)，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(jié)合已成為路用熱反射涂層材料研發(fā)的主流趨勢(shì)[12]。這種材料主要由基料樹(shù)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(yáng)輻射到達(dá)地球表面的光譜范圍為0.25~2.5μm，屬于短波輻射，在大氣質(zhì)量為1.5時(shí)，可見(jiàn)光區(qū)(波長(zhǎng)0.38~0.76μm)和近紅外區(qū)(波長(zhǎng)0.76~2.5μm)輻射分別占太陽(yáng)輻射總能量的43%和52%，是太陽(yáng)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(dāng)涂層厚度不足或需提高熱反射性能時(shí)，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(yáng)短波輻射以相同的波長(zhǎng)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(zhǎng)波輻射的形式向外發(fā)射，進(jìn)一步實(shí)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(guò)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(fù)雜，而道路建設(shè)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(guān)試驗(yàn)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(fù)雜氣候環(huán)境的影響，如太陽(yáng)輻射的光譜特性、環(huán)境溫濕度和風(fēng)速等，還受到影響涂層自身性能的因素影響，如紫外線強(qiáng)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(xué)者也對(duì)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(jìn)行了研究。

　　1.2涂層反射率與發(fā)射率的測(cè)試方法

　　太陽(yáng)光反射率是評(píng)價(jià)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(yáng)總輻射量的比值。常見(jiàn)的反射率測(cè)試方法可分為實(shí)驗(yàn)室測(cè)量、實(shí)地測(cè)量和遙感測(cè)量等[23]。凍土區(qū)道路具有特殊的結(jié)構(gòu)形式[24]，因此遙感測(cè)量方法并不能準(zhǔn)確地描述路面和路基邊坡反射率及其變化規(guī)律。

　　實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)量待測(cè)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(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法一般要求待測(cè)物體表面平整光滑，性質(zhì)均一，對(duì)于表面粗糙以及待測(cè)面積較大的凍土區(qū)道路而言并不適用。

　　Levinson等[26]對(duì)幾種室內(nèi)、外測(cè)量太陽(yáng)光反射率標(biāo)準(zhǔn)方法的測(cè)試原理和適用范圍進(jìn)行了總結(jié)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，野外測(cè)量方法的精度受環(huán)境因素影響較大[27]，為了解決該問(wèn)題，Sailor等[28]、Mei等[29]、Qin等[30]在理論和試驗(yàn)方法上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了測(cè)量有限區(qū)域反射率的新方法。為了進(jìn)一步提高野外測(cè)量精度，筆者認(rèn)為應(yīng)將理論方法和數(shù)值方法相結(jié)合，精確計(jì)算目標(biāo)區(qū)域到達(dá)輻射接收器的視角因子，并對(duì)外加設(shè)備和目標(biāo)區(qū)域陰影造成的誤差進(jìn)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(píng)價(jià)涂層降溫性能的另一個(gè)重要指標(biāo)，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(qiáng)，通常的測(cè)量方法可參照標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1371-15[31]和ASTME903-12[32]。

　　2熱反射技術(shù)在寒區(qū)路面中應(yīng)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(duì)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(yáng)輻射尤其是紫外線輻射強(qiáng)烈[33]。基料樹(shù)脂作為涂層的主要成膜物質(zhì)，要求其具備高透明度、高折射比、太陽(yáng)輻射吸收小以及耐候性能強(qiáng)等特點(diǎn)，因此組成結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免使用含(O═C─)、(─C─O─C─)、(─OH)等吸能基團(tuán)[34]和耐紫外線差的苯環(huán)[35]。

　　20世紀(jì)80年代，青藏公路淺色路面研究組對(duì)無(wú)規(guī)聚丙烯混合料進(jìn)行了室內(nèi)和野外試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)該種材料的路用性能與瀝青混合料沒(méi)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?cái)嗝娴谋O(jiān)測(cè)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(wú)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(wú)規(guī)聚丙烯路面在青藏公路斜一五段鋪筑并通車(chē)[37]。

　　這是青藏線以及全國(guó)第一次大規(guī)模鋪筑熱反射路面，然而當(dāng)時(shí)的技術(shù)并不成熟，可用的高性能材料有限，導(dǎo)致了涂層耐久性差、道路眩光等問(wèn)題，從而限制了其在多年凍土區(qū)道路工程中的應(yīng)用。近年來(lái)，為了提高路用熱反射涂層的降溫效果和服役壽命，學(xué)者對(duì)涂層基料成分進(jìn)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(yù)防車(chē)轍病害的養(yǎng)護(hù)措施。

　　張?chǎng)蝃20]、張靜[39]采用體質(zhì)顏料來(lái)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(yàn)路段的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，降溫效果達(dá)到12.8℃。王赫[40]發(fā)現(xiàn)丙烯酸樹(shù)脂比環(huán)氧樹(shù)脂的反射率高，根據(jù)北京季節(jié)凍土區(qū)試驗(yàn)路段的測(cè)試結(jié)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(shí)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(wèn)題，Zheng等[44]研制了改性雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂涂層，其抗滑性能好，顏色種類(lèi)較多，降低西安和陜西試驗(yàn)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(jìn)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(zhì)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(wèn)題。顏填料的折光指數(shù)是反映其太陽(yáng)光反射性能的主要指標(biāo)之一。金紅石型TiO2是最常見(jiàn)的高遮蓋力填料，其折光系數(shù)可達(dá)2.80[13]，與常見(jiàn)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(jī)場(chǎng)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(jí)、開(kāi)挖富冰土、更換路基填料、修補(bǔ)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(jiǎn)單有效的方法[46]。19世紀(jì)50年代，美國(guó)首次采用白色熱反射涂料來(lái)減緩圖勒(Thule)機(jī)場(chǎng)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?jī)鐾磷畲笕诨�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(guò)一年的風(fēng)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(dòng)性能，并增加了維護(hù)成本，這些都限制了該項(xiàng)技術(shù)在機(jī)場(chǎng)道面上的推廣和應(yīng)用[47]。為了研究淺色熱反射涂層對(duì)多年凍土路基降溫效果的影響，美國(guó)在費(fèi)爾班克斯(Fairbanks)公路和阿拉斯加機(jī)場(chǎng)高速修建了淺色涂層試驗(yàn)斷面，結(jié)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(lèi)涂層在使用防滑顆粒后仍存在制動(dòng)問(wèn)題[50]，但這些研究成果為后續(xù)工作的開(kāi)展提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。

　　Bjella[51]根據(jù)圖勒機(jī)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提出了路面反射率與融深間的經(jīng)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)。Molmann等[46]對(duì)挪威斯瓦爾巴(Svalbard)機(jī)場(chǎng)下部多年凍土的融深進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)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(wèn)題，但可以大幅減緩凍土的融化速度，因?yàn)樵搮^(qū)域凍土的含冰量較大，凍融病害明顯，需要采取綜合保護(hù)措施。高折光指數(shù)的顏填料多為白色或淺色，在太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈的地區(qū)使用時(shí)，如青藏高原多年凍土區(qū)，路面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光問(wèn)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(jué)疲勞。美國(guó)干粉顏料制造商協(xié)會(huì)按照顏料的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)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(qiáng)涂層材料的耐候性和附著力，進(jìn)而提高其使用壽命。Gonome等[45,52]利用無(wú)機(jī)納米CuO顏料研制出高性能深色熱反射涂層材料，此類(lèi)無(wú)機(jī)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(shí)可以解決淺色顏料在不同太陽(yáng)光譜下反射率差異較大的問(wèn)題。

　　對(duì)于部分深色有機(jī)顏料而言，其涂層組成結(jié)構(gòu)和反射原理與無(wú)機(jī)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(guò)涂層的光線在某波長(zhǎng)范圍內(nèi)被懸浮顏料顆粒吸收(轉(zhuǎn)化為熱)和反向反射的程度[15]。這些有機(jī)顏料并不具備高近紅外反射性能，而是對(duì)近紅外輻射表現(xiàn)近乎透明，如有機(jī)苝黑，常應(yīng)用于熱反射涂層的頂層，當(dāng)使用高近紅外反射顏料(如TiO2)作為底涂層時(shí)[53]，涂層整體的熱反射系數(shù)可達(dá)0.45，然而這類(lèi)材料的價(jià)格偏高，不適用于路用涂層材料的制備。

　　2.1.3路面組成結(jié)構(gòu)對(duì)涂層性能的影響

　　瀝青混凝土路面不同的組成結(jié)構(gòu)具有不同的粗糙程度和孔隙大小，這對(duì)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(dá)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(yīng)越明顯，這會(huì)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(jí)配瀝青混凝土混合料)、SMA(瀝青瑪蹄脂碎石混合料)以及OGFC(開(kāi)級(jí)配瀝青混合料)路面，不同結(jié)構(gòu)的降溫差異可達(dá)7℃。

　　涂層在粗糙路面上應(yīng)用時(shí)，降溫效果會(huì)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(duì)比了熱反射涂料、淺色耐磨碎石和多孔集料對(duì)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(jí)公路多采用AC型瀝青混凝土[62]，上述研究表明，該類(lèi)路面對(duì)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(duì)于多年凍土區(qū)道路而言，瀝青路面的吸熱、儲(chǔ)熱和聚熱效應(yīng)會(huì)加劇路基病害的程度和發(fā)生頻率，通過(guò)冷卻路基和降低路表溫度可有效緩解上述問(wèn)題[63]，而提高路面和路基邊坡反射率是重要的實(shí)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(dá)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(jiàn)方法，雖然具有一定的降溫效果和路用性能，但應(yīng)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(duì)于缺少該類(lèi)型石料的地區(qū)而言，特別是青藏高原多年凍土區(qū)，這無(wú)疑提高了加工和運(yùn)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(shí)調(diào)控路面反射率成為一項(xiàng)難題。薄層水泥混凝土修補(bǔ)技術(shù)一般適用于底層瀝青路面破損程度較小的輕載道路，對(duì)高等級(jí)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(huì)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(yīng)對(duì)涂層路用性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。凍土區(qū)路面常結(jié)冰結(jié)霜，且降雨后路面濕滑，為了保證交通工具的制動(dòng)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(gòu)造深度將減小，抗滑性能會(huì)降低，在使用防滑顆粒后，路面摩擦系數(shù)會(huì)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(shù)脂顆粒等合成有機(jī)材料以及石英砂等無(wú)機(jī)材料組成[83-84]，其對(duì)涂層反射率和降溫效果的影響較小[85]，而科學(xué)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(gòu)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(zhì)等方法，但不能忽略表面粗糙度對(duì)反射率的影響。青藏高原多年凍土區(qū)道路交通量大，車(chē)輛載荷繁重，這會(huì)加速涂層的磨耗和脫落，進(jìn)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(yàn)[86]和室外加速磨耗試驗(yàn)[87]進(jìn)行評(píng)估。為了減少涂層的開(kāi)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(lái)改善這一問(wèn)題。

　　筆者認(rèn)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(wú)色膠結(jié)料、改性瀝青和彩色瀝青芳烴油，并結(jié)合相應(yīng)的粘結(jié)劑、改性劑、淺色集料以及高反射顏填料，來(lái)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(shù)脂作為粘結(jié)劑，用于增強(qiáng)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(shù)在凍土路基邊坡中應(yīng)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(cè)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(huì)更加明顯，從而加劇了陰陽(yáng)坡效應(yīng)[98]。為了緩解陰陽(yáng)坡效應(yīng)帶來(lái)的不良影響，研究人員采用復(fù)合工程措施來(lái)改善傳統(tǒng)單一措施對(duì)消除陰陽(yáng)坡效應(yīng)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(lái)緩解陰陽(yáng)坡效應(yīng)，并提出了一種測(cè)量多年凍土路基模型反射率的新方法，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，路基比原地表要吸收更多的太陽(yáng)輻射;邊坡反射率與路基整體反射率間存在近似的線性關(guān)系，提高向陽(yáng)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(yīng)的路基輻射傳輸模型，該模型考慮了太陽(yáng)方位、路基走向、地面及路基邊坡反射率等因素對(duì)路基宏觀反射率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，正午時(shí)路基整體反射率最低，多重反射效應(yīng)會(huì)增加路基對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收量，但與路基吸收的總太陽(yáng)輻射相比該數(shù)值可忽略不計(jì)，這說(shuō)明提高凍土路基反射率可有效減少其對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收[104]。

　　此外，提高遮陽(yáng)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(hù)凍土路基穩(wěn)定性的新方法。然而，使用涂層降溫后應(yīng)確保路基表面溫度場(chǎng)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(yàn)斷面的監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，由于路面與邊坡溫度場(chǎng)分布不均，路肩處產(chǎn)生“邊緣效應(yīng)”，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(rèn)為，精確測(cè)量?jī)鐾谅坊�邊坡反射率是�?jì)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(cè)量理論和方法是今后研究的一個(gè)重點(diǎn)。同時(shí)，凍土路基邊坡沒(méi)有受到車(chē)輛的直接磨耗，可將涂層直接應(yīng)用在水泥砂漿或水泥棉加固后的邊坡上，并結(jié)合路基吸收的太陽(yáng)輻射、能量平衡關(guān)系和其他冷卻路基方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)多年凍土路基精確控溫和強(qiáng)化降溫的目的。

　　4小結(jié)與展望

　　熱反射涂層技術(shù)是降低路面溫度、減少路面病害和緩解城市熱島效應(yīng)的有效方法，許多國(guó)家已出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)范，并將其成功應(yīng)用在實(shí)際道路工程中。然而，該方法在多年凍土區(qū)道路熱保護(hù)方面的研究較少，涂層材料的研發(fā)以及熱反射技術(shù)的相關(guān)理論與試驗(yàn)多針對(duì)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(shù)在道路降溫方面的成功經(jīng)驗(yàn)，在多年凍土區(qū)道路工程中應(yīng)用熱反射技術(shù)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(shù)及其在多年凍土區(qū)道路中應(yīng)用方面的研究現(xiàn)狀和不足，提出了今后的研究重點(diǎn)：

　　(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(shù)和其他新技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)路面熱反射性能和耐久性，解決涂層路面眩光問(wèn)題;針對(duì)凍土區(qū)特殊的氣候環(huán)境和工程特性，開(kāi)發(fā)抗溫變、抗紫外和耐老化性能優(yōu)異的基料樹(shù)脂以及可替代瀝青材料的石油衍生物;開(kāi)展涂層抗滑技術(shù)及其添加材料方面的研究，進(jìn)而提高路用涂層的實(shí)用性和安全性。

　　(2)理論方面

　　傳統(tǒng)理論在精確計(jì)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(lái)揭示路用熱反射涂層的微觀輻射理論，指導(dǎo)多年凍土區(qū)路用熱反射涂層的研發(fā)和應(yīng)用;完善多年凍土路基邊坡反射率測(cè)量理論，對(duì)熱反射涂層應(yīng)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(jī)理進(jìn)行深入研究，為減緩凍土路基陰陽(yáng)坡效應(yīng)提供新的技術(shù)支持。

　　完善多年凍土路基光熱效應(yīng)機(jī)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(duì)凍土路基進(jìn)行精細(xì)化控溫;結(jié)合熱反射技術(shù)與其他主動(dòng)冷卻路基結(jié)構(gòu)，建立新型綜合路基熱保護(hù)技術(shù)，提高多年凍土區(qū)道路的整體熱穩(wěn)定性。

　　(3)試驗(yàn)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(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，隨著路用涂層在城市和凍土區(qū)道路中的應(yīng)用和普及，需開(kāi)發(fā)新的測(cè)試技術(shù)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂層的降溫性能和路用性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。針對(duì)多年凍土區(qū)自然和工程環(huán)境特點(diǎn)，研發(fā)可模擬太陽(yáng)輻射、溫變、降水、風(fēng)速、車(chē)輛荷載等要素的綜合試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，以及專(zhuān)門(mén)測(cè)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(kāi)裂、抗剝落等性能的專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備，并開(kāi)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(yàn)研究。

　　此外，應(yīng)開(kāi)展野外實(shí)地監(jiān)測(cè)，將室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)，建立兩者間的聯(lián)系。同時(shí)，增加多年凍土區(qū)道路熱反射涂層的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)不同氣候和復(fù)雜工程環(huán)境下路用熱反射涂層的性能進(jìn)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(yīng)用及推廣提供數(shù)據(jù)積累和理論支撐。

　　(4)工程應(yīng)用方面

　　充分發(fā)揮熱反射涂層技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步拓展其在寒區(qū)工程建設(shè)中的應(yīng)用，如在寒區(qū)水庫(kù)壩體上使用高性能涂層材料，用于減少混凝土構(gòu)件因溫變產(chǎn)生的裂縫，同時(shí)涂層的熱保護(hù)和水保護(hù)性能還可以減緩凍融/干濕循環(huán)作用對(duì)水庫(kù)壩體的破壞，并對(duì)高性能涂層在寒區(qū)特定工程和環(huán)境作用下的熱保護(hù)機(jī)制進(jìn)行深入研究。

　　道路施工論文范文：開(kāi)展道路交通管理中的兩大途徑分析

　　在道路交通管理中應(yīng)注重社會(huì)效益，本文通過(guò)提升交通違法成本，培養(yǎng)公民守法習(xí)慣兩個(gè)角度來(lái)提升社會(huì)效益，這也是為了維護(hù)交通秩序，從而能夠綜合施治，重點(diǎn)應(yīng)該做到讓人們都有良好的道路交通習(xí)慣，這對(duì)于提升交通違法成本來(lái)說(shuō)雖然難，但是成效卻比較好。