基于缓解城市热岛效应的自冷式混凝土路面砖性能研究

近年来,海绵城市的概念逐步受到重视,其中遵循生态优先原则,合理利用雨水资源缓解热岛效应已经成为城市基础设施设计者尤为关注的方向。现有研究表明:全球气温上升给人们安全和健康带来的挑战日趋严重。而混凝土由于具有较高的热储存能力及较低的热传导能力,已成为城市热岛效应的主要来源之一。此外土壤封闭层的大量使用也可导致城市内部区域温度上升。为了缓解这种所谓的城市热岛效应,自冷式混凝土路面应运而生。这种路面不仅能够储存水分,还能利用水在蒸发过程中的吸热作用提供冷却效果。该文主要评价这种新型路面降低路表及周围温度的能力,利用一系列的室内试验检测新型路面的自冷性能。为了验证其实的应用效果,在西班牙设置两块试验场地(12m×8m)铺筑自冷式路面和对照路面,进而研究了空气温度和自冷式路面表面降低温度之间的关系。     

城市道路对微区域温度场和人体热舒适性的影响规律研究

道路作为城市下垫面的重要组成部分，其面积比例、材料组成和路域植被状况对于城市温度场及人体热感具有重要的影响。为此，基于ENVI-met构建了包含城市道路场景的微区域模型，通过现场实测数据验证了模型的有效性；在此基础上，分析了城市道路面积占比、路面反射率、路面导热系数、路侧植被覆盖率等对城市微区域空气温度、平均辐射温度、路面温度以及人体生理等效温度的影响规律。结果表明：当城市道路面积占比增大20%时，空气温度升高值可达2.42℃;高反射率路面在14:00的空气温度比普通路面低1.38℃,但夜间的降温效果不突出；低导热系数路面能够有效降低夜间的路面温度与空气温度；在路侧增加10%植被覆盖率可使空气温度降低3℃～4℃,生理等效温度降低0.3℃～1.4℃;关联性分析表明导热系数与空气温度的相关系数为0.714;增加路侧植被覆盖率来缓解城市热岛效应的成本增加为0.218%。总体上，城市道路面积占比越大，城市热岛效应越明显，但这一规律不是线性的；高反射率路面能够有效降低空气温度，但不能提升人体热舒适性；导热系数与空气温度关联性最高，低导热系数路面对城市微区域夜间温度和室外热舒适性较为有利；增加路侧...     

缓解城市热岛效应的城市路面铺装简介

简要介绍了城市热岛效应的成因及其危害,分析了城市铺装表面温度对城市气温的影响,可以通过降低城市路面的温度来降低城市温度,进而缓解城市热岛效应。介绍了国内外正在研究的几种降低路面温度的技术措施,主要包括热反射涂层、透水式路面、保水式路面和热阻式路面,并分别介绍它们的应用情况和降温效果。从实际应用和试验研究情况看,这些技术措施都能够在一定程度上降低路面结构的温度,缓解城市热岛效应。     

全国范围沥青混凝土路面路表温度的分布特征研究

计算了基准热力参数条件下98个有太阳辐射量、641个无太阳辐射量共739个地区沥青混凝土路面路表温度的多年(8～10年)分布规律;分析了沥青混凝土路面路表温度的年间差异,回归得到在标准材料热力参数下沥青混凝土路面路表温度年均值μ口(T)s、年标淮差σ(T)s与气象、地理参数的关系,分析结果表明具有较高的精度;基于739个地区计算结果,绘制了标准材料热力参数下全国沥青混凝土路面路表温度年均值等值图和沥青混凝土路面路表温度年标淮差等值图;分析了材料热力参数对沥青混凝土路面路表温度年均值和年标淮差的影响,给出了在非标准材料热力参数的情况下,沥青混凝土路面路表温度年均值和年标淮差的修正公式.     

基于反射率的路面降温机理及其影响因素研究综述

传统的路面热惯性较大,吸热、储热能力强,加剧了城市热岛效应的发展。近年,使用冷路面技术降低城市热岛效应的研究不断增加。基于路面反射率的冷路面技术,分析了反射路面的降温机理及其对室外热环境的影响。分析了太阳热辐射峰值、面层材料、热反射涂层、面层材料含水量及城市构造这5种因素对路面温度的影响。结果表明:太阳辐射峰值随季节呈规律性变化,由于峰值对日最高温度的作用效果不同,使路面夏季降温效果明显优于冬季,既满足夏季降温又降低对冬季路面的不利影响;面层材料对路面温度的作用效果与材料的性能、骨料颜色及路面龄期密切相关;热反射涂层在颜料中添加高折光率材料,通过反射太阳辐射降低路面对太阳辐射的吸收量,从而降低路面热量的积累,颜色越浅反射效果越明显,考虑路面低温对冬季路用性能的不利影响,在路面材料中添加可逆热变色微胶囊,考虑其经济性及光稳定性并未广泛应用;由于水分子对太阳辐射的吸收程度不同,随着面层材料含水量的增加,太阳反射率呈降低趋势,但可为蒸发散热提供源动力;根据城市构造分析,高宽比小于1的峡谷降温效果较好。虽然该5种因素对反射率的影响程度不同,但都不同程度地达到路面降温效果。同时,针对路面反射率现阶段研究的工程应用进行了阐述。     

以改善城市和公路沿线环境为目标的反射型沥青路面的研究

文章从抑制路面温度,改善城市热岛效应以及道路沿线环境的角度出发,开发出新型反射涂料和反射型沥青路面,起到了抑制路面温度上升的目的.并对该涂料和路面的反射性能和力学性能进行了室内外试验.结果表明:在红外线波长范围内,反射型路面的反射效果远远高于普通沥青路面,大大降低了路面温度,并且反射涂料的力学性能和耐久性能良好,反射型沥青路面是一种环保的新概念路面类型.     

遮热沥青路面施工技术及其路用性能

为了缓解城市热岛效应,降低沥青路面温度,铺筑了遮热路面,并对其表面特性以及冬夏温度变化情况进行检测。结果表明:遮热路面具有与普通沥青相似的抗滑性能,同时其抗剥落性远远小于规范规定值;遮热性路面铺装技术可使路面表面温度降低大约16℃,有效减少车辙,并使车辙深度减少约一半,且温度上升的幅度要远小于密级配沥青路面。     

彩浆封层用于沥青路面抗车辙研究

通过采用一种新的彩浆封层喷涂于交叉口道路表面,以达到降低路表温度,提高路面高温抗车辙性能的目的。为探究彩浆封层对路面高温抗车辙性能的影响,通过室内试验,分析温度对沥青混合料高温性能的影响,并对彩浆封层的温度、车辙深度、抗滑性能进行跟踪检测。结果表明:温度对沥青混合料的高温性能的影响很大,彩浆封层能明显降低路表温度,进而改善路面的高温抗车辙性能。     

沥青路面路表温度预估模型研究

以山东省永久性沥青路面试验路为研究对象,通过在试验路布设气象观测站,在沥青路面结构不同深度处埋设温度传感器,实测了2007—2008年每1 h的路面温度和气象数据。以距路表面20 mm深度处的路面温度作为路表温度,研究了试验路路表温度的分布规律,对路表温度与气温、太阳辐射强度、降雨之间的相关关系进行了计算分析。考虑到降雨对路面材料热学传导参数的影响,分别研究了雨天和晴天(或阴天)两种天气情况下沥青路面路表温度与气温的相关关系,建立了基于晴天(或阴天)和雨天时路表温度的预估模型。分析结果表明,沥青路面的最高温度和最低温度均出现在距路表面一定深度范围内,雨天情况下路表温度与气温存在着密切相关性;晴天和阴天时,前1 h的平均气温和前3 h的平均太阳辐射强度可以较为准确地反映路表温度。路面温度实测值和预测值的对比表明,预估模型具有较高的预测精度和实用性。     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

热反射涂层在排水性沥青混凝土路面中的应用及性能评价

依托江西永武高速公路实体工程,采用重庆交通大学研制的沥青混凝土路面热反射涂层材料,根据材料性质提出相应的机械化施工流程,首次在国内排水性沥青混凝土路面中进行了施工应用,并对施工后沥青混凝土路面降温效果和渗水性能进行评价。研究发现,热反射涂层路面较普通沥青混凝土路面在晴天时可降低路表温度8℃左右;洒布后路面排水性有一定程度降低,但仍能满足规范需求。     

基于低碳视角的透水慢行系统结构生态效果评价

为完善透水慢行系统结构生态效果评价体系,通过渗透系数试验、现场渗透试验、吸声系数试验及路面温度调查,研究透水慢行系统的排水效果、降噪效果和降低城市热岛效应,并提出相应分级标准.结果表明:透水慢行系统生态效果明显,沥青混合料的渗透系数随空隙率和连续空隙率的增大而增大;无砂混凝土与级配碎石叠合基层的渗透速率最快,级配碎石基层次之,水泥稳定碎石和级配碎石叠合基层最慢;沥青混凝土吸声系数峰值与均值总体随空隙率增大而提高,相同连续空隙率下,小粒径吸声优于大粒径,相同空隙率下小粒径性能反而下降,透水性混凝土的吸声系数随空隙率增大而增大;透水路面路袁与中面层温度差值远远大于其他几种路面结构.     

改善城市热岛效应的道路铺装新技术

介绍了保水性铺装和遮热性铺装两种新型道路铺装技术,这两种铺装通过降低路面温度来改善城市热岛效应;分析了两种铺装的降温原理、降温材料的特点及降温效果;提出了两种铺装技术存在的问题及发展建议。     

降低沥青混凝土路面储热量措施对比研究

降低沥青混合料储热量,可以降低沥青混凝土路面的温度,从而可以提高路面的抗车辙能力,增加路面使用年限,同时可以缓解城市热岛效应.通过采用表面涂抹反光材料、表层掺加隔热材料以及添加浅色石料部分替代矿料方式对沥青混凝土路面降温,就降温效果进行了研究分析.结果显示:表面涂抹反光材料提高反射率的效果最佳,降温可达到5.6℃;此外,采用添加浅色石料莫来石替换2.36 mm以下集料方式降温可达3.3℃.     

西南地区沥青路面温度应力的有限元分析

温度作用引起的沥青路面开裂是沥青路面使用中的主要病害之一.通过对西南地区高温季节和低温季节的温度场、温度梯度以及路面受力情况进行分析,得出西南地区冬季寒冷季节气温变化对路面的影响仅限于路表,基层及以下土层处于稳定的受压状态;夏季炎热季节气温变化对路面温度影响的幅度较大,温度应力变化幅度也较大的结论.     

低吸热沥青路面在人行天桥上的应用

新江湾城三门路空中连廊横跨淞沪路、闸殷路和三门路形成的五路交叉口。作为一座可漫步、宜休憩的“城市客厅”，采用新型遮热型低吸热铺装技术，降低了路面温度，缓解了城市热岛效应。现依托新江湾城三门路空中连廊低吸热铺装工程，对低吸热铺装结构的关键原材料控制、施工工艺、施工控制要点进行总结和分析，以实现精准把控工程品质，为后续其它人行天桥的铺装建设提供参考。     

反射路面用于缓解城市热岛效应的效果分析

采用高反射率或反光的材料改造城市表面缓解城市热岛效应,是日渐流行的一种措施。尽管有一定的效益,但也产生了诸多弊端。高反射率路面反射的辐射,潜在增加了临近建筑和墙体的温度;增加了临近建筑的冷却负荷;增加行人的热不适;反射的紫外线及眩光对行人的健康也有影响。反射道路可缓解热岛效应的结论,仅是基于高反射率道路可反射太阳辐射的理论得到。且通过现场测试及模型模拟,发现反射路面仅是影响了材料表面的温度,路表上方1.5m处的空气温度几乎没有差别。本文在调研国内外反射路面研究成果的基础上,全面论述反射路面的负面影响,为城市规划和决策提供参测。     

高模量沥青混合料的试验研究

从高模量沥青混合料的材料组成及配合比设计出发,通过与基质沥青混合料和几种改性沥青混合料路用性能的对比,利用试验方法分析了高模量沥青混合料材料的高温稳定性、低温抗裂性以及不同温度和加载频率下的动态模量。试验表明,采用高模量沥青混合料在保证沥青混合料路面低温性能不降低的前提下可以有效提高沥青混凝土路面的高温稳定性;同时,根据对动态模量试验数据的分析,得出提高沥青混合料弹性模量可以有效减缓高速公路沥青混凝土路面车辙产生的结论。     

基于广东省路表实测温度的沥青路面抗滑特性研究

温度是沥青路面抗滑性能的主要影响因素,直接关系着行车的舒适性和安全性。基于广东省路表实测温度,开展气温与路表实际温度的关系研究,提出了基于气温数据的路表实际温度预测公式;通过开展路表实测温度对路面横向力系数的影响研究,建立了路表实际温度与横向力系数间的关系式,为广东省沥青路面温度的预测及抗滑性能温度修正提供依据。     

旧板破裂尺度对沥青加铺层反射裂缝及旧板回弹模量实测值影响分析

通过对旧水泥混凝土路面板进行破裂稳固处理,使板块有效尺寸减小,可以抑制或消除旧水泥混凝土路面上沥青加铺层内的反射裂缝。通过建立有限元模型,模拟分析了水泥混凝土路面板不同破裂尺度对沥青加铺层荷载应力、温度应力的影响。模拟分析结果表明,随着水泥混凝土板块尺寸的减小,沥青加铺层的荷载应力有一定程度的降低,而温度应力则出现大幅度的降低,最大温度应力出现在旧板块边缘中间处的沥青加铺层层底,说明破裂旧水泥混凝土路面能有效地控制沥青加铺层反射裂缝的产生。结合试验路的承载板试验数据,分析表明破裂后路面板块尺寸越小,旧路面作为新加铺层基层其回弹模量值越小,承载能力就越低。综合旧板块破裂尺度和反射裂缝与回弹模量的关系,建议旧路面板的破裂尺度宜在50~80 cm之间。