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西安建成全国首条全透水沥青路面机动车道

本土科研团队助力西安市“海绵城市”建设

近日,全国首条应用于机动车道的全透水柔性结构沥青路面,在陕西省西咸新区沣西新城顺利完工。这条全透水沥青路面由长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室沙爱民教授科研团队主持研发设计,是全国首次将全透水柔性结构沥青路面应用于城市机动车道。

缓解城市洪涝灾害 补充地下水资源

透水路面的结构层采用多孔材料,雨水通过路面材料的连通孔隙从面层入渗并部分渗入路基,能够较大限度缓解城市洪涝灾害,并补充地下水资源。在“2018海绵城市建设国际研讨会”上,这条透水路面作为主要示范工程向国内外学者和同行展示,获得广泛关注与赞誉。

路面是暴露在室外的层状结构物,在自然环境中受车辆成千上万次的重复荷载,性能会不断衰变;不同的路面结构和材料,其使用寿命和使用性能有很大差别,“道路加速加载试验”就是以此为背景展开。

据了解,长安大学道路加速加载试验研究中心作为特殊地区公路工程教育部重点实验室的重要组成部分,主要进行道路材料和结构的长期性能以及道路功能的试验与展示,包括路面长期性能加速加载试验与新型路面研究。在这里,像透水路面这样的新型路面还有好几种:保水降温路面、低噪声路面、反光路面、热反射路面、集能路面…… 可以说,每一种路面都呼应着未来交通发展的需求,具有良好的应用前景。

在室内铺筑路面结构后,模拟实际车辆轮胎的碾压作用,对路面结构和相关材料进行持续不断的往复加载试验,掌握和评价路面结构与材料的性能变化规律,对路面结构理论研究和路面材料组成优化研究具有重要意义。

记者了解到,长安大学道路加速加载试验研究中心实验大厅约2000平方米,拥有3台路面加速加载试验设备,包括1台道路路面加速加载试验机、1台小型路面加速加载试验机、1台学校自主研制的环形路面加速加载试验机,以及相关配套路面铺筑设备和测试仪器,形成了从直道到环道、低速到高速、常载到重载的加速加载试验系统,可以全面测试评价路面材料和结构的长期性能。

为“海绵城市”建设提供技术保障

科研团队瞄准中国公路建设中的重大课题和关键技术,开展路面结构理论研究和路面材料组成优化研究,围绕中国高速公路建设中存在的长期性能不足,对涉及冻土地区公路、长寿命路面、盐渍土路基等西部特殊恶劣环境条件下的高等级公路修筑技术难题开展技术攻关。

团队先后承担了国家科技支撑计划课题“多年冻土区高速公路高性能路面结构与材料耐久性能研究”、交通部西部交通科技项目“公路半刚性基层损坏机理分析及结构适应性研究”、港珠澳大桥主体工程岛遂工程研究专题“ 节段式沉管隧道路面关键技术”等多项课题的研究,科研成果在世界海拔最高的青藏公路、世纪工程港珠澳大桥等多个重大项目建设中应用,有力支撑了中国公路重大工程建设。

以半刚性基层材料为代表的路面材料和结构研究,攻克了中国高速公路路面基层开裂损坏的难题,突破了基层损坏对路面服役寿命的制约。路面服役性能的改善和使用寿命的延长,使半刚性基层沥青路面继续得以成为中国各级公路路面的典型结构,创造了巨大的经济和社会效益。

创新环保路面设计理论与方法

科研团队围绕城镇化发展、“海绵城市”建设过程中面临的公路基础设施建设与自然、人居环境之间的矛盾,在国际上率先提出了“路面不仅是汽车行驶和行人行走的通道,而且是人们工作和生活的环境”的理念,建立了环保型路面的设计理论与方法。

团队研发了具有中国自主知识产权的透水路面、低噪声路面、低吸热路面、尾气分解路面、主动融冰雪路面、明色反光路面等新型路面,并在加速加载试验大厅两侧铺筑了多种新型路面,使之成为集科研成果展示和课外教学实践于一体的“新型路面公园”。

据悉,透水沥青路面是由多孔沥青混合料、级配碎石等大孔隙材料作为路面结构层、允许路表水进入路面内部并流出路面或渗入路基土体的一种路面结构。根据其透水特点和适用场合等条件,分为三种类型:Ⅰ型——面层排水,Ⅱ型——基层(或垫层)排水,Ⅲ型——路表水直接进入路基。

根据对流、辐射和传导的传热方式,团队开发了保水式路面、遮热式路面和隔热式路面。保水式路面是利用路面孔隙保水材料中的水分蒸发,降低路面温度;遮热式路面是在路表形成热反射涂层,减少太阳热辐射;隔热式路面是在路面中设置导热系数小的隔热层,阻止热量向路面内部传递。

新型路面结构的研发,使中国在环保型路面领域达到国际先进水平,对建设环境友好型、资源节约型社会产生了积极影响和示范带动作用,为国家新型城镇化建设,尤其是“海绵城市”的建设提供了强有力的技术保障。

集能路面研究取得重大进展

面向未来国家建设需求和世界交通科技发展前沿,该团队着眼于运用“互联网+技术”,面向智能道路,积极研发路面发电、智能传感、无线传输等高新技术,期待在路面能量收集与利用、路面信息状态智能分析等关键技术上取得突破,引领道路工程领域的技术创新,辐射和促进材料、信息、电子、能源等相关产业发展。

目前,集能路面研究已取得重大进展,并在“新型路面展示区”铺设示范。集能路面主要包括压电路面、热电路面和光电路面。压电路面是在路面内埋设压电晶体,在车辆荷载作用下压电晶体产生形变,激发出电荷,通过收集这部分电荷实现发电。热电路面通过在路面内或者路面外布设热电模块(TEG),将路面吸收的热能转化为电能。所获得的电能通过相关电力设置转换和存储,可用于路侧照明指示、电子信息牌、通信传输、周边居民用电以及通过无线传输汽车充电等。记者任娜 通讯员冯秋香

 

来源:西安晚报  责任编辑:张园

(原标题:西安建成全国首条全透水沥青路面机动车道)

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