姬彪

摘 要：通過對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有瀝青路面熱反射涂層所加填料的種類以及降溫效果的研究，結(jié)合國內(nèi)瀝青路面出現(xiàn)高溫車轍病害的現(xiàn)狀，對(duì)涂層中填料的性質(zhì)以及降溫機(jī)理作了詳細(xì)闡述，并對(duì)以后瀝青路面熱反射涂層的發(fā)展作了展望。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；熱反射涂層；填料性質(zhì)；降溫機(jī)理

1 瀝青路面熱反射涂層研究現(xiàn)狀

瀝青路面熱反射涂層在國內(nèi)起步較晚，所以國內(nèi)對(duì)于瀝青路面熱反射涂層的研究進(jìn)展很小，2006年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)梁滿杰、馮德成開始嘗試將太陽光熱反射涂層用于瀝青路面，發(fā)現(xiàn)該涂層確實(shí)可以降低瀝青路面溫度，并測(cè)試了其他路用性能[1]。2010年重慶交通大學(xué)的李文珍、李亮、石飛等人選用過氧化甲乙酮（MEKPO）/環(huán)烷酸鈷體系為瀝青路面熱反射涂料固化體系，將功能性填料二氧化鈦和二氧化硅的比例設(shè)為2：1。經(jīng)過降溫性能測(cè)試后，得出最佳填料用量，并發(fā)現(xiàn)降溫效果達(dá)到10到13度[2]。2016年唐伯明、袁穎、曹雪娟等人針對(duì)瀝青路面熱反射涂層在使用中出現(xiàn)老化并導(dǎo)致降溫效果下降等問題，發(fā)現(xiàn)涂層在老化過程中會(huì)形成碳氧雙鍵并且使碳碳雙鍵發(fā)生斷裂，又因?yàn)樘佳蹼p鍵所構(gòu)成羰基官能團(tuán)可以輕易地吸收可見光和近紅外光，所以隨著碳氧雙鍵的形成，涂層中樹脂的透光率會(huì)上升，從而導(dǎo)致涂層反射率的下降；所以他們仔細(xì)地探討了涂層的老化規(guī)律并思考如何從老化機(jī)理入手來預(yù)防老化現(xiàn)象的發(fā)生，并提出了反射率與降溫效果有一定的關(guān)聯(lián)性，且涂層的反射作用會(huì)隨著老化現(xiàn)象的發(fā)生而日趨降低[3]。

2 瀝青路面熱反射涂層的基本降溫原理

太陽在不斷地向地球和其他星球輻射能量，而且太陽輻射的波長(zhǎng)范圍很廣，波長(zhǎng)從零至無窮大，各個(gè)范圍都存在太陽輻射。為了降低表面涂層的溫度，涂層的主要功能填料對(duì)可見光和近紅外光的吸收越小越好。同時(shí)，為減少太陽光透過，功能填料對(duì)太陽光也應(yīng)有較大的散射能力。應(yīng)選擇具有較高太陽光反射能力的功能填料，使涂層起到較大的反射作用。太陽輻射光譜主要分為四個(gè)區(qū)域，即紫外區(qū)、可見光區(qū)、近紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)?？梢姽鈪^(qū)的能量占總輻射能量的99%以上，在可見光區(qū)域內(nèi)，太陽光的輻射能力是最強(qiáng)的，也是導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生高溫車轍病害的重要原因之一。選擇折光指數(shù)較高的功能性填料來最大效率地反射可見區(qū)域的太陽光。

一般物體對(duì)能量有三種響應(yīng)方式：反射、吸收和透過?？煞謩e用反射率P、吸收率ε、透過率T來表示。

P+ε+T=1

增加降溫效果度應(yīng)盡可能使反射率增大，吸收率和透過率減小。涂層與瀝青路面之間具有傳導(dǎo)的傳熱方式。

3 瀝青路面熱反射涂層的原材料

3.1 二氧化鈦

二氧化鈦（化學(xué)式：TiO2），白色固體或粉末狀的兩性氧化物，分子量：79.83，是一種白色無機(jī)顏料，具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料。鈦白的粘附力強(qiáng)，不易起化學(xué)變化。廣泛應(yīng)用于涂料、化纖、化妝品等工業(yè)。二氧化鈦擁有三種結(jié)晶形態(tài)：金紅石型鈦白粉、銳鈦礦型和板鐵礦型。其中金紅石型鈦白粉晶格較小且緊密，穩(wěn)定具有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率，折蓋力和著色力也較高，對(duì)光的反射、散射能力極強(qiáng)，因而在反射型隔熱材料領(lǐng)域極受歡迎[4]。

3.2 二氧化硅

二氧化硅，化學(xué)術(shù)語，純的二氧化硅無色，常溫下為固體，化學(xué)式為SiO2，不溶于水。不溶于酸，但溶于氫氟酸及熱濃磷酸，能和熔融堿類起作用。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱性差、高絕緣、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能，被廣泛用于電子、塑料、化工、涂料等行業(yè)[5]。將二氧化硅用于瀝青路面熱反射涂層后可提高涂層的耐溫性、耐候性、耐磨性以及耐久性等性能。

3.3 硅藻土

硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由硅藻（一種單細(xì)胞的水生藻類）遺骸和軟泥固結(jié)而成，是一種性能很穩(wěn)定的非金屬礦，具有體輕、質(zhì)軟、多孔、耐酸、比表積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性和吸附能力強(qiáng)等特性.硅藻土具有多孔性、密度小、比表面積大、吸附性好、耐酸、耐堿、絕緣等特性。硅藻土作為填料使用時(shí)，穩(wěn)定性好，耐酸，耐熱，密度和松散密度小，吸附性、分散性、懸浮性、耐磨性和電絕緣性良好，吸油量高，加上其不規(guī)則結(jié)構(gòu)，使得其具有很高的消光效應(yīng)、增稠能力和良好的懸浮性能，硅藻土還可以使涂膜表面均勻光潔。

3.4 基料

相比于其他粘結(jié)劑，環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂以及聚胺樹脂具有更好的黏附性能[6]，考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、耐久性等因素，選擇能夠抵擋一定紫外線且有較好黏結(jié)性能的環(huán)氧樹脂作為基料。

3.5 輔助用劑

涂層應(yīng)用于路面之后會(huì)帶來氣泡、附著力不強(qiáng)等現(xiàn)象，在涂層制備過程中加入消泡劑、分散劑、高效潤濕劑等輔助用劑來消除這種現(xiàn)象。

4 瀝青路面熱反射涂層的問題及發(fā)展趨勢(shì)

4.1 單位面積涂層用量

單位面積涂層用量與反射效率成正比，單位面積涂料越多，涂層越厚，反射太陽光效率越高，由于具體的施工條件，單位面積的涂層用量增多會(huì)造成路面防滑性能的下降，嚴(yán)重威脅行車安全。如何找到最佳單位面積涂層用量正是我們應(yīng)研究的課題。

4.2 涂層的老化性與耐久性

瀝青路面熱反射涂層應(yīng)用的是實(shí)際行車路面，夏季氣溫高，路面水蒸發(fā)所形成的蒸汽對(duì)涂層破壞極大，冬天氣溫低，路面會(huì)形成結(jié)冰現(xiàn)象，隨著溫度升高，冰融化形成水進(jìn)入涂層空隙，再次結(jié)冰，會(huì)導(dǎo)致涂層內(nèi)空隙膨脹，致使永久性損傷，特別是雨雪天氣，需用除冰鹽（NaCl），除冰鹽中所含有的氯離子對(duì)涂層也會(huì)造成一定損傷，路面車流人往，每天承受重力以及摩擦力，涂層老化形象比較嚴(yán)重。

4.3 環(huán)境友好型

由于環(huán)境污染近幾年比較嚴(yán)重，研究涂層除考慮經(jīng)濟(jì)性、適用性、功能性方面外還應(yīng)考慮是否對(duì)環(huán)境造成危害，選用填料，確定制作方法時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)能環(huán)保因素，環(huán)境友好型的瀝青路面熱反射涂層會(huì)逐漸成為一種主流趨勢(shì)。

4.4 室內(nèi)研究向室外研究的轉(zhuǎn)化

國內(nèi)的瀝青路面熱反射涂層的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但未考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性等因素，單只降溫效果方面取得理想效果，無法用于實(shí)際路面施工，應(yīng)多加考慮實(shí)際因素，將室內(nèi)研究轉(zhuǎn)化為室外研究。

參考文獻(xiàn)

[1]梁滿杰，馮德成.瀝青路面光熱效應(yīng)機(jī)理及熱反射涂層技術(shù)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

[2]李文珍，李亮，石飛，等.瀝青路面不飽和聚酯降溫涂料的研制[D].重慶交通大學(xué)，2002.

[3]唐伯明，袁穎，曹雪娟，等.瀝青路面熱反射涂料老化規(guī)律及其機(jī)理探討[D].重慶交通大學(xué)交通土建工程材料國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，2015.

[4]鄭木蓮，何利濤，高璇，等.基于降溫功能的瀝青路面熱反射涂層性能分析[D].長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2013.

[5]張國慶.瀝青路面熱反射涂料研究進(jìn)展[Z].蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，2016.

[6]王朝輝，王玉飛，孫曉龍，等.基于能量轉(zhuǎn)換的路用降溫涂層材料制備與性能[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2015.