DTC道路相變調(diào)溫材料 在市政道路上的應(yīng)用前景分析

市政道路和橋梁是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市生活的重要命脈，隨著城市道路橋梁的發(fā)展和機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增長(zhǎng)，冬季嚴(yán)寒和冰雪造成的交通事故也急劇增多，對(duì)民眾的生命財(cái)產(chǎn)危害觸目驚心。為此，采用一種新型道路材料來消除冬季冰雪對(duì)城市交通的危害，延長(zhǎng)道路使用壽命顯得極為重要，現(xiàn)就 DTC（道路調(diào)溫材料）在市政道路橋梁上的應(yīng)用前景及效益分析如下： 

一、DTC道路相變材料的調(diào)溫機(jī)理

為了消除路面凝冰的不利影響，通常采用以氯化鈉、氯化鈣為主的化學(xué)融雪劑來融冰除雪，其機(jī)理是鹽類物質(zhì)可降低冰點(diǎn)，使雪在較低溫度下融化以便消除，此法雖然有效，但危害顯而易見，如城市綠化植物枯死，路面橋面破壞，金屬件受損，汽車輪胎使用壽命縮短，地下水質(zhì)污染；盡管后來改進(jìn)為環(huán)保型融雪劑，即在氯化鈣中添加高效緩釋劑和利于植物生長(zhǎng)的添加劑，但危害并未完全消除。

DTC相變調(diào)溫材料是一種通過對(duì)植物的臨界萃取、冷凍離析，然后通過堿化、螯和等工藝，利用化學(xué)盾構(gòu)的方式復(fù)合而成的新型化合物，作為一種調(diào)溫劑添加到瀝青混合料中，從本質(zhì)上改變?yōu)r青混合料對(duì)溫度的適應(yīng)能力，其鋪設(shè)的路面像是穿上了一件“太空服”，利用相變材料的儲(chǔ)熱調(diào)溫機(jī)理，在不同溫度條件下進(jìn)行相變調(diào)溫，在降溫過程中釋放相變潛熱，（圖1）在環(huán)境溫度低于8℃，大量釋放潛熱,是一般相變潛熱的20-30倍，升溫過程中儲(chǔ)存相變潛熱，主動(dòng)調(diào)控瀝青路面溫度，改善瀝青混合料的工作環(huán)境，提高瀝青路面對(duì)極端氣溫、大溫差等適應(yīng)能力，進(jìn)行極端溫度“削峰填谷”(圖2)，通過相變機(jī)理使道路具有消除黑冰、凍凝、冰雪效果，確保道路暢通，減少傷亡事故的發(fā)生；同時(shí)利用DTC的升溫儲(chǔ)熱，降溫放熱特性，減少路面應(yīng)力生成（圖3），有效平抑熱脹冷縮產(chǎn)生高溫車轍，低溫開裂等現(xiàn)象，降低養(yǎng)護(hù)成本,延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。

二、DTC道路相變調(diào)溫材料的應(yīng)用前景

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展和城市化的快速推進(jìn)，城市市政道路在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用，在社會(huì)生產(chǎn)與民眾生活中扮演著越來越重要的角色。改革開放以來，城市市政道路建設(shè)也駛?cè)肟燔嚨?，取得了很大發(fā)展，不僅里程大幅增加，規(guī)劃、布局更加合理，而且技術(shù)等級(jí)不斷提高，其中瀝青混凝土路面以其良好的平整度、舒適性和低噪音等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。然而，在我國(guó)北方地區(qū)冬季降雪頻繁，道路積雪、結(jié)冰給城市道路交通正常運(yùn)營(yíng)和人民生產(chǎn)生活帶來很多不便。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)道路交通事故中15%左右源于路面冰雪。冰雪路面不僅威脅司乘人員的生命安全，同時(shí)還會(huì)對(duì)過往車輛及交通設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，甚至造成道路封閉。尤其是近年來由于城市居民生活水平顯著提高，家用轎車保有量急劇增加，如何保障道路暢通和行車安全，避免交通事故的發(fā)生，使用既有效又環(huán)保的路面抗凍結(jié)方法已經(jīng)刻不容緩。2002年國(guó)際道路協(xié)會(huì)（PIARC）在日本舉行了國(guó)際冰雪道路技術(shù)大會(huì)，會(huì)議將抑制凍結(jié)瀝青路面作為冰雪道路主要研究方向。

DTC道路相變調(diào)溫材料作為抑制凍結(jié)路面材料，在應(yīng)用過程中可以通過合理確定其相變溫度，主動(dòng)調(diào)控瀝青混凝土路面與混合料的高溫、低溫、變溫速率等，有效平抑熱脹冷縮產(chǎn)生高溫車轍、低溫開裂等現(xiàn)象，有針對(duì)性的解決在不同區(qū)域氣溫狀況下的瀝青混凝土路面與溫度相關(guān)的不同危害。將DTC使用在市政道路的鋪設(shè)中可以從根本上解決降溫降雪對(duì)路面的危害，尤其是城市立交、陡坡路段、互通匝道、十字交叉路口等極易積雪、結(jié)冰路段，可有效防止路面積雪、結(jié)冰導(dǎo)致的車輛剎車打滑，不僅保障了民眾出行安全，更將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

三、DTC道路相變調(diào)溫材料的施工工藝

DTC相變調(diào)溫材料施工簡(jiǎn)單，通用性好。該材料的添加既可以用于新建道路工程，又可以用于路面養(yǎng)護(hù)維修，其混合料的制備、施工、攤鋪方式都不需改變，不影響傳統(tǒng)工藝，添加非常簡(jiǎn)單。

（1）DTC摻量

重量比=DTC：瀝青混合料=3.5:1000（單位kg）

（2）添加量計(jì)算方法

DTC在瀝青混合料拌合時(shí)直接摻入，不替代礦料和瀝青。瀝青混合料拌合樓每倉DTC用量根據(jù)摻量和每倉實(shí)際混合料摻量計(jì)算確定。如每倉實(shí)際產(chǎn)量為2000kg, DTC摻量為0.35%，則每倉DTC用量為7kg。

（3）投放方式及注意事項(xiàng)

相變調(diào)溫劑的摻入無需改變?nèi)魏渭夹g(shù)和設(shè)備條件，既可手工投放，也可機(jī)械自動(dòng)添加。人工投放：拌合前先將相變調(diào)溫劑稱量好，裝入袋中，置于拌合樓投放處，然后通過觀察或預(yù)先加工好的投放口進(jìn)行人工投放。機(jī)械自動(dòng)投放：可以考慮投放相變調(diào)溫劑的輸送設(shè)備進(jìn)行投放，通常實(shí)驗(yàn)室或施工時(shí)用量較小，可采用人工計(jì)量后投放，現(xiàn)場(chǎng)拌合施工中，如果是大批的使用，可以考慮增加一臺(tái)計(jì)量相變調(diào)溫劑裝置，再經(jīng)輸送設(shè)備進(jìn)行投放。人工投放時(shí)應(yīng)注意施工前確保拌合樓各項(xiàng)指標(biāo)處于正常狀態(tài)，以保證相變調(diào)溫劑迅速的熔融分散；施工中，投放應(yīng)按照設(shè)定時(shí)間和摻量穩(wěn)定進(jìn)行，確保不發(fā)生漏投、多投、錯(cuò)投、投放時(shí)間錯(cuò)亂等問題。

（4）瀝青混合料拌和時(shí)，在噴入瀝青前，從拌和機(jī)觀察口一次性將對(duì)應(yīng)數(shù)量的DTC相變調(diào)溫劑投入拌合樓中，無需延長(zhǎng)拌和時(shí)間。該材料對(duì)瀝青量、礦料和瀝青加熱溫度以及瀝青混合料出廠溫度無特殊要求，DTC瀝青混合料拌和，運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等施工工藝與現(xiàn)行規(guī)范相同。

四、DTC道路自調(diào)溫材料綜合效益分析

利用瀝青路面吸收太陽能是一種新型的能源利用技術(shù)，它涉及到道路能量的可持續(xù)發(fā)展、新型綠色能源的開發(fā)利用問題，在國(guó)內(nèi)已有相變材料研究的基礎(chǔ)上，一種新型的道路相變調(diào)溫材料DTC已廣泛應(yīng)用，即在瀝青混合料中添加路面相變調(diào)溫劑配置自調(diào)溫瀝青混合料，利用相變材料的相變潛熱特性，主動(dòng)調(diào)控氣溫變化下的瀝青路面使用溫度，消除路面結(jié)霜、結(jié)冰難題，減輕冬季冰雪對(duì)道路交通的危害，平抑大溫差條件下道路結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力，延緩道路材料老化，延長(zhǎng)道路使用壽命等，與傳統(tǒng)融雪措施相比，具有重大經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益。

綜上所述，并結(jié)合DTC材料在美國(guó)、英國(guó)及國(guó)內(nèi)多個(gè)省份道路應(yīng)用效果及經(jīng)驗(yàn)表明，DTC自調(diào)溫相變材料通過利用太陽能達(dá)到融冰雪，防止路面結(jié)冰，確保城市道路在冰雪季節(jié)暢通；能有效提高道路安全，減少冰凍道路災(zāi)害事故發(fā)生；該成果在道路鋪裝時(shí)直接添加，減少融雪劑應(yīng)用，避免環(huán)境污染以及對(duì)綠化和土壤水質(zhì)危害，降低道路維護(hù)成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，必將擁有廣闊的市場(chǎng)空間和應(yīng)用前景。