相变材料在道路工程中的应用前景分析

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摘 要：道路是连接各地的重要的交通通道，随着我国经济的快速发展，我国加大了对于公路的建设速度，每年都投入大量的人力、物力用以实现对于公路的建设。各种新技术和新材料不断地应用于公路的建设过程中，在提高公路建设速度的同时确保公路的建设质量。相变材料是一种在航天、建筑以及节能等领域中应用较多也较为广泛的一种材料。相变材料具有极强的潜热储能能力，相较于在上述领域中的应用，相变材料在道路工程中的应用相对较少。在相变材料的应用中应当积极加强对于相变材料应用技术的研究，从而使得相变材料能够与道路工程中通过与沥青混凝土或是水泥混凝土相配合，从而获得良好的应用。

关键词：相变材料；道路工程；沥青混凝土；水泥混凝土

中图分类号：TU528 文献标识码：A

当前，做好能源的合理开发利用成槿世界所面临的一道难题。将所浪费的能源储存起来加以利用是解决这一难题的重要途径。相变技术是一种极为优良的技术。将所浪费的能源通过相变材料储存起来将会使相变材料获得良好的应用前景。相变材料是一种潜热储能材料，相关研究表明，单位体积的相变材料所具有的储热能力是同体积显热储能材料的5～14倍。相变材料已经在建筑领域中得到了较为良好的应用。但是在道路工程领域中的应用还处于初始阶段，鉴于相变材料在节约能源和改善工程结构内部温度分布所发挥出的良好效果，相变材料将会在道路工程领域中发挥出良好的应用效果。

1.相变材料在道路工程领域中应用所需要的性质

相变材料只有具有良好的热物理等性能才能在道路工程中发挥出良好的应用效果。一般来说，相变材料在道路工程的应用应当满足以下性能：

（1）热力性能。相变材料应当具有合适的相变温度。在道路工程中应用相变材料时，其相变温度应当满足相应的应用需求以使得相变材料能够通过相变作用从而有效的减少温度对于道路工程的损坏。比如说，通过在道路工程的路面材料中添加一定的相变调温剂，这些相变材料在道路工程路面温度高出相变温度时将会导致相变材料熔融相变，从而吸收周边的热量形成对于道路工程路面的保护。此外，在相变材料添加进沥青混凝土料或是水泥混凝土材料中时，将会在一定程度上改变沥青混合料或是水泥混凝土材料的组成，如加入的相变材料的量过大极易导致水泥混凝土或是沥青混凝土混合料物理性能的降低。合理地加入相变材料将会在确保水泥混凝土或是沥青混凝土获得良好的力学性能的同时使得其获得相应的吸收和释放热量的能力。从而降低所需相变材料的体积，降低相变材料对于原混合材料力学性能的影响。提高相变材料的比热容将会使得相变材料在以显热形式吸热放热的过程中对混合料温度获得较强的调节能力。此外，在将相变材料应用到道路工程中时应当确保相变材料具有较强的导热性能，使其能够及时的对混合料的温度进行调节，缓解温度对于道路工程的损害。

（2）相变材料还应在物理性方面满足相应的添加要求。相变材料应当具有较高的密度和较低的体积变化量，从而使得相变材料在相变的过程中保持一定的稳定，避免其对混合料造成影响。

（3）相变材料应用于道路工程施工中时还应当具有良好的化学稳定性及相容性，从而使得相变材料应用于道路工程时不易发生降解或是化学反应，确保道路工程的建设质量。

2.相变材料应用于道路工程施工所需的沥青混合料中

在道路工程的施工中，沥青混合料是其中极为重要的建筑材料，应用沥青混合料所铺筑的道路路面能够形成良好的高等级路面结构。但是，沥青混合料在应用的过程中容易因高温和车辆载荷而导致路面产生车辙等的永久变形，从而影响道路的正常使用。因此，通过将相变材料在沥青混合料中的应用将能够使得沥青混合料获得较强的温度抗性。提高沥青混凝土路面的使用质量和使用寿命。近些年来，相关研究机构加大了相变材料在相关建材中的应用研究，通过利用相变材料的温度调节特性，使其能够有效地减少因温升过快对沥青混凝土路面所造成的损害。通过研究发现，聚乙二醇作为一种相变材料通过添加入沥青混凝土中将能够发挥出良好的性能。通过研究聚乙二醇对基质沥青和AC-20沥青混凝土基本性能和温度敏感性的影响发现，聚乙二醇作为一种相变材料添加入沥青混凝土中时其掺杂量越大则将会使沥青的黏度产生较大的变化，同时降低沥青混凝土的延度和温敏性。尤其是随着聚乙二醇掺杂量的不断提高并超过30%时，加入其中的聚乙二醇相变材料会使得沥青混凝土获得良好的高温稳定性。能够有效地降低高温对于沥青混凝土路面的温度损害。在将聚乙二醇与其他同类相变材料进行应用对比后发现，将聚乙二醇4000这一相变材料加入沥青混凝土材料中能够发挥出良好的应用效果。聚乙二醇与沥青混合料的混合方式主要采用的是物理混合，完成添加后的聚乙二醇的沥青混合料能够与石灰质形成良好的粘附性，从而使得沥青混合料能够具有良好的储热性能。此外，根据相应的研究表明，在沥青混凝土材料中加入一定的聚乙二醇相变材料将能够确保其具有良好的调温效果。此外，聚乙二醇在相容性方面性能也较好，加入聚乙二醇后的沥青会使得沥青的质地变软。为做好聚乙二醇等相变材料在沥青混凝土中的应用还需要对其进行更多的研究，以确保相变材料在沥青混凝土路面的应用中发挥出良好的应用效果。

3.相变材料应用于道路工程施工所需的水泥混凝土中

水泥混凝土路面的强度高、稳定性强，因此这种建设方式在国内外道路路面中都有着广泛的应用。水泥混凝土是一种塑性材料，因温度升高而导致的水泥混凝土体积变化将会对水泥混凝土的应用产生极大的危害。因此，将水泥混凝土与相变材料相结合能够极大地增强水泥混凝土的储热能力，从而有效增强水泥混凝土的强度和耐久性。但是在相变材料的应用过程中需要注意的是，水泥混凝土中掺杂入相变材料将会对水泥混凝土的力学性能产生极大的影响。比如说，水泥混凝土的抗压和抗弯强度将会明显地降低。因此，在相变材料掺入水泥混凝土的过程中需要注意选用合适的相变材料和掺入方式，在最大限度地发挥相变材料特性的同时确保水泥混凝土的稳定性。根据相关研究表明，在水泥混凝土中掺杂入的相变材料占比达到2%±1%时，能够确保水泥混凝土具有良好的温度抗性，但是，会在一定程度上降低水泥混凝土的耐久性，而通过改变所添加相变材料的纯度能够在一定程度上改善水泥混凝土在50℃下的耐久性。以PEG600相变材料为例，当选用一定的浓度将其添加入水泥混凝土中时，将会使水泥混凝土的水化热放热峰滞后和降低，而降低PEG600的浓度将影响水泥混凝土的导热性。一些学者将硬脂酸丁酯作为相变材料，利用两部法所制成的相变储能水泥混凝土具有良好的相变储能能力。除了上述相变材料外，针对大体积的水泥混凝土封装填埋相变大胶囊的方式能够有效地保持水化热和水泥混凝土强度之间的平衡。

结语

新材料的发展应用将极大地推动道路工程的建设速率与建设质量。相变材料作为一种优质的材料能够在降低道路工程材料温升损害方面发挥出极为重要的作用。现今，相变材料在道路工程中的应用仍处于初始阶段，应当通过加大研发投入力度，使得相变材料能够在道路工程的应用中发挥出良好的应用效果。

参考文献

[1]冯哲，虎东霞，赵龙，等.相变材料在道路工程中的研究现状综述.材料导报，2015（s1）：144-147.

[2]周靓，石伟，王春伟.相变材料对水泥混凝土性能的影响[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2014（4）：933-937.

[3]杨献章，胡柏学，廖春芳，等.相变控温技术在桥梁防冻工程的应用[J].公路工程，2013，38（1）：1-4.