DTC道路相变调温材料 在市政道路上的应用前景分析

市政道路和桥梁是国民经济和城市生活的重要命脉，随着城市道路桥梁的发展和机动车数量的快速增长，冬季严寒和冰雪造成的交通事故也急剧增多，对民众的生命财产危害触目惊心。为此，采用一种新型道路材料来消除冬季冰雪对城市交通的危害，延长道路使用寿命显得极为重要，现就 DTC（道路调温材料）在市政道路桥梁上的应用前景及效益分析如下： 

一、DTC道路相变材料的调温机理

为了消除路面凝冰的不利影响，通常采用以氯化钠、氯化钙为主的化学融雪剂来融冰除雪，其机理是盐类物质可降低冰点，使雪在较低温度下融化以便消除，此法虽然有效，但危害显而易见，如城市绿化植物枯死，路面桥面破坏，金属件受损，汽车轮胎使用寿命缩短，地下水质污染；尽管后来改进为环保型融雪剂，即在氯化钙中添加高效缓释剂和利于植物生长的添加剂，但危害并未完全消除。

DTC相变调温材料是一种通过对植物的临界萃取、冷冻离析，然后通过碱化、螯和等工艺，利用化学盾构的方式复合而成的新型化合物，作为一种调温剂添加到沥青混合料中，从本质上改变沥青混合料对温度的适应能力，其铺设的路面像是穿上了一件“太空服”，利用相变材料的储热调温机理，在不同温度条件下进行相变调温，在降温过程中释放相变潜热，（图1）在环境温度低于8℃，大量释放潜热,是一般相变潜热的20-30倍，升温过程中储存相变潜热，主动调控沥青路面温度，改善沥青混合料的工作环境，提高沥青路面对极端气温、大温差等适应能力，进行极端温度“削峰填谷”(图2)，通过相变机理使道路具有消除黑冰、冻凝、冰雪效果，确保道路畅通，减少伤亡事故的发生；同时利用DTC的升温储热，降温放热特性，减少路面应力生成（图3），有效平抑热胀冷缩产生高温车辙，低温开裂等现象，降低养护成本,延长沥青路面使用寿命。

二、DTC道路相变调温材料的应用前景

随着国民经济的大力发展和城市化的快速推进，城市市政道路在经济发展过程中发挥了重要作用，在社会生产与民众生活中扮演着越来越重要的角色。改革开放以来，城市市政道路建设也驶入快车道，取得了很大发展，不仅里程大幅增加，规划、布局更加合理，而且技术等级不断提高，其中沥青混凝土路面以其良好的平整度、舒适性和低噪音等优点而得到广泛应用。然而，在我国北方地区冬季降雪频繁，道路积雪、结冰给城市道路交通正常运营和人民生产生活带来很多不便。据有关部门统计，我国道路交通事故中15%左右源于路面冰雪。冰雪路面不仅威胁司乘人员的生命安全，同时还会对过往车辆及交通设施造成严重破坏，甚至造成道路封闭。尤其是近年来由于城市居民生活水平显著提高，家用轿车保有量急剧增加，如何保障道路畅通和行车安全，避免交通事故的发生，使用既有效又环保的路面抗冻结方法已经刻不容缓。2002年国际道路协会（PIARC）在日本举行了国际冰雪道路技术大会，会议将抑制冻结沥青路面作为冰雪道路主要研究方向。

DTC道路相变调温材料作为抑制冻结路面材料，在应用过程中可以通过合理确定其相变温度，主动调控沥青混凝土路面与混合料的高温、低温、变温速率等，有效平抑热胀冷缩产生高温车辙、低温开裂等现象，有针对性的解决在不同区域气温状况下的沥青混凝土路面与温度相关的不同危害。将DTC使用在市政道路的铺设中可以从根本上解决降温降雪对路面的危害，尤其是城市立交、陡坡路段、互通匝道、十字交叉路口等极易积雪、结冰路段，可有效防止路面积雪、结冰导致的车辆刹车打滑，不仅保障了民众出行安全，更将产生巨大的经济社会效益，拥有广阔的应用前景。

三、DTC道路相变调温材料的施工工艺

DTC相变调温材料施工简单，通用性好。该材料的添加既可以用于新建道路工程，又可以用于路面养护维修，其混合料的制备、施工、摊铺方式都不需改变，不影响传统工艺，添加非常简单。

（1）DTC掺量

重量比=DTC：沥青混合料=3.5:1000（单位kg）

（2）添加量计算方法

DTC在沥青混合料拌合时直接掺入，不替代矿料和沥青。沥青混合料拌合楼每仓DTC用量根据掺量和每仓实际混合料掺量计算确定。如每仓实际产量为2000kg, DTC掺量为0.35%，则每仓DTC用量为7kg。

（3）投放方式及注意事项

相变调温剂的掺入无需改变任何技术和设备条件，既可手工投放，也可机械自动添加。人工投放：拌合前先将相变调温剂称量好，装入袋中，置于拌合楼投放处，然后通过观察或预先加工好的投放口进行人工投放。机械自动投放：可以考虑投放相变调温剂的输送设备进行投放，通常实验室或施工时用量较小，可采用人工计量后投放，现场拌合施工中，如果是大批的使用，可以考虑增加一台计量相变调温剂装置，再经输送设备进行投放。人工投放时应注意施工前确保拌合楼各项指标处于正常状态，以保证相变调温剂迅速的熔融分散；施工中，投放应按照设定时间和掺量稳定进行，确保不发生漏投、多投、错投、投放时间错乱等问题。

（4）沥青混合料拌和时，在喷入沥青前，从拌和机观察口一次性将对应数量的DTC相变调温剂投入拌合楼中，无需延长拌和时间。该材料对沥青量、矿料和沥青加热温度以及沥青混合料出厂温度无特殊要求，DTC沥青混合料拌和，运输、摊铺、碾压等施工工艺与现行规范相同。

四、DTC道路自调温材料综合效益分析

利用沥青路面吸收太阳能是一种新型的能源利用技术，它涉及到道路能量的可持续发展、新型绿色能源的开发利用问题，在国内已有相变材料研究的基础上，一种新型的道路相变调温材料DTC已广泛应用，即在沥青混合料中添加路面相变调温剂配置自调温沥青混合料，利用相变材料的相变潜热特性，主动调控气温变化下的沥青路面使用温度，消除路面结霜、结冰难题，减轻冬季冰雪对道路交通的危害，平抑大温差条件下道路结构的内应力，延缓道路材料老化，延长道路使用寿命等，与传统融雪措施相比，具有重大经济、生态、社会效益。

综上所述，并结合DTC材料在美国、英国及国内多个省份道路应用效果及经验表明，DTC自调温相变材料通过利用太阳能达到融冰雪，防止路面结冰，确保城市道路在冰雪季节畅通；能有效提高道路安全，减少冰冻道路灾害事故发生；该成果在道路铺装时直接添加，减少融雪剂应用，避免环境污染以及对绿化和土壤水质危害，降低道路维护成本和工人劳动强度，必将拥有广阔的市场空间和应用前景。