姬彪

摘 要：通过对国内外现有沥青路面热反射涂层所加填料的种类以及降温效果的研究，结合国内沥青路面出现高温车辙病害的现状，对涂层中填料的性质以及降温机理作了详细阐述，并对以后沥青路面热反射涂层的发展作了展望。

关键词：沥青路面；热反射涂层；填料性质；降温机理

1 沥青路面热反射涂层研究现状

沥青路面热反射涂层在国内起步较晚，所以国内对于沥青路面热反射涂层的研究进展很小，2006年，哈尔滨工业大学梁满杰、冯德成开始尝试将太阳光热反射涂层用于沥青路面，发现该涂层确实可以降低沥青路面温度，并测试了其他路用性能[1]。2010年重庆交通大学的李文珍、李亮、石飞等人选用过氧化甲乙酮（MEKPO）/环烷酸钴体系为沥青路面热反射涂料固化体系，将功能性填料二氧化钛和二氧化硅的比例设为2：1。经过降温性能测试后，得出最佳填料用量，并发现降温效果达到10到13度[2]。2016年唐伯明、袁颖、曹雪娟等人针对沥青路面热反射涂层在使用中出现老化并导致降温效果下降等问题，发现涂层在老化过程中会形成碳氧双键并且使碳碳双键发生断裂，又因为碳氧双键所构成羰基官能团可以轻易地吸收可见光和近红外光，所以随着碳氧双键的形成，涂层中树脂的透光率会上升，从而导致涂层反射率的下降；所以他们仔细地探讨了涂层的老化规律并思考如何从老化机理入手来预防老化现象的发生，并提出了反射率与降温效果有一定的关联性，且涂层的反射作用会随着老化现象的发生而日趋降低[3]。

2 沥青路面热反射涂层的基本降温原理

太阳在不断地向地球和其他星球辐射能量，而且太阳辐射的波长范围很广，波长从零至无穷大，各个范围都存在太阳辐射。为了降低表面涂层的温度，涂层的主要功能填料对可见光和近红外光的吸收越小越好。同时，为减少太阳光透过，功能填料對太阳光也应有较大的散射能力。应选择具有较高太阳光反射能力的功能填料，使涂层起到较大的反射作用。太阳辐射光谱主要分为四个区域，即紫外区、可见光区、近红外区、远红外区。可见光区的能量占总辐射能量的99%以上，在可见光区域内，太阳光的辐射能力是最强的，也是导致沥青路面产生高温车辙病害的重要原因之一。选择折光指数较高的功能性填料来最大效率地反射可见区域的太阳光。

一般物体对能量有三种响应方式：反射、吸收和透过。可分别用反射率P、吸收率ε、透过率T来表示。

P+ε+T=1

增加降温效果度应尽可能使反射率增大，吸收率和透过率减小。涂层与沥青路面之间具有传导的传热方式。

3 沥青路面热反射涂层的原材料

3.1 二氧化钛

二氧化钛（化学式：TiO2），白色固体或粉末状的两性氧化物，分子量：79.83，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料。钛白的粘附力强，不易起化学变化。广泛应用于涂料、化纤、化妆品等工业。二氧化钛拥有三种结晶形态：金红石型钛白粉、锐钛矿型和板铁矿型。其中金红石型钛白粉晶格较小且紧密，稳定具有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，折盖力和着色力也较高，对光的反射、散射能力极强，因而在反射型隔热材料领域极受欢迎[4]。

3.2 二氧化硅

二氧化硅，化学术语，纯的二氧化硅无色，常温下为固体，化学式为SiO2，不溶于水。不溶于酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、化学性质稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于电子、塑料、化工、涂料等行业[5]。将二氧化硅用于沥青路面热反射涂层后可提高涂层的耐温性、耐候性、耐磨性以及耐久性等性能。

3.3 硅藻土

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻（一种单细胞的水生藻类）遗骸和软泥固结而成，是一种性能很稳定的非金属矿，具有体轻、质软、多孔、耐酸、比表积大、化学性质稳定、热稳定性和吸附能力强等特性.硅藻土具有多孔性、密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘等特性。硅藻土作为填料使用时，稳定性好，耐酸，耐热，密度和松散密度小，吸附性、分散性、悬浮性、耐磨性和电绝缘性良好，吸油量高，加上其不规则结构，使得其具有很高的消光效应、增稠能力和良好的悬浮性能，硅藻土还可以使涂膜表面均匀光洁。

3.4 基料

相比于其他粘结剂，环氧树脂、丙烯酸树脂以及聚胺树脂具有更好的黏附性能[6]，考虑经济性、环保性、耐久性等因素，选择能够抵挡一定紫外线且有较好黏结性能的环氧树脂作为基料。

3.5 辅助用剂

涂层应用于路面之后会带来气泡、附着力不强等现象，在涂层制备过程中加入消泡剂、分散剂、高效润湿剂等辅助用剂来消除这种现象。

4 沥青路面热反射涂层的问题及发展趋势

4.1 单位面积涂层用量

单位面积涂层用量与反射效率成正比，单位面积涂料越多，涂层越厚，反射太阳光效率越高，由于具体的施工条件，单位面积的涂层用量增多会造成路面防滑性能的下降，严重威胁行车安全。如何找到最佳单位面积涂层用量正是我们应研究的课题。

4.2 涂层的老化性与耐久性

沥青路面热反射涂层应用的是实际行车路面，夏季气温高，路面水蒸发所形成的蒸汽对涂层破坏极大，冬天气温低，路面会形成结冰现象，随着温度升高，冰融化形成水进入涂层空隙，再次结冰，会导致涂层内空隙膨胀，致使永久性损伤，特别是雨雪天气，需用除冰盐（NaCl），除冰盐中所含有的氯离子对涂层也会造成一定损伤，路面车流人往，每天承受重力以及摩擦力，涂层老化形象比较严重。

4.3 环境友好型

由于环境污染近几年比较严重，研究涂层除考虑经济性、适用性、功能性方面外还应考虑是否对环境造成危害，选用填料，确定制作方法时，应考虑节能环保因素，环境友好型的沥青路面热反射涂层会逐渐成为一种主流趋势。

4.4 室内研究向室外研究的转化

国内的沥青路面热反射涂层的研究已经取得了一定进展，但未考虑安全性、经济性、适用性等因素，单只降温效果方面取得理想效果，无法用于实际路面施工，应多加考虑实际因素，将室内研究转化为室外研究。

参考文献

[1]梁满杰，冯德成.沥青路面光热效应机理及热反射涂层技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.

[2]李文珍，李亮，石飞，等.沥青路面不饱和聚酯降温涂料的研制[D].重庆交通大学，2002.

[3]唐伯明，袁颖，曹雪娟，等.沥青路面热反射涂料老化规律及其机理探讨[D].重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室，2015.

[4]郑木莲，何利涛，高璇，等.基于降温功能的沥青路面热反射涂层性能分析[D].长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，2013.

[5]张国庆.沥青路面热反射涂料研究进展[Z].兰州市城市建设设计院，2016.

[6]王朝辉，王玉飞，孙晓龙，等.基于能量转换的路用降温涂层材料制备与性能[D].长安大学，2015.