中国路面工程学术研究综述之一

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摘要

改革开放40多年,中国公路建设取得了举世瞩目的成就,有力地支撑了国家社会经济的高速发展。近年来,与路面工程相关的新理论、新方法、新技术、新工艺、新结构、新材料等不断涌现。该综述以实际路面工程中所面临的典型问题、国家科技奖的技术创新内容、科技部及国家自然科学基金项目、优秀中文权威期刊的论文、WebofScience中的高被引论文的关键词为依据,系统分析了国内外路面工程7大领域的研究现状及未来的发展方向。具体涵盖了:智能环保路面技术、先进路面材料、先进施工技术、路面养护技术、路面结构与力学性能、固废综合利用技术及路面再生技术等。可为路面工程领域的研究人员与技术人员提供参考和借鉴。

关键词

综述

智能环保路面技术

先进路面材料

先进施工技术

路面养护技术

路面结构与力学性能

固废综合利用技术

路面再生技术

引言(长沙理工大学郑健龙院士提供初稿)

公路运输是国民经济和社会发展的命脉,是惠及国计民生的基础性、先导性行业。改革开放以来,中国公路交通基础设施用40年的时间取得了西方发达国家的百年成就。至年底,全国公路总里程达.25×10^4km,高速公路总里程14.96×10^4km,有力地支撑了中国社会经济的高速发展,为交通强国建设奠定了坚实的基础。

随着人类社会的进步与科技的飞速发展,道路工程领域的知识更新速度也越来越快,与路面工程相关的新理论、新方法、新技术、新工艺、新结构、新材料等不断涌现。为了进一步促进道路工程的科技进步,有必要对近5年路面工程的国内外研究工作进展情况进行梳理,遴选出相应的研究热点与研究前沿,并指明路面工程存在的主要问题及未来的发展方向,进而推进中国路面工程领域的科技创新水平迈向国际前列。

本综述以实际路面工程中所面临的典型问题、国家科技奖的技术创新内容、科技部及国家自然科学基金项目、优秀中文权威期刊的论文、WebofScience中的高被引论文的关键词为依据,系统分析了国内外路面工程面临的实际问题及研究现状,遴选出了~年路面工程领域研究主要集中的7大领域、30个研究方向,具体涵盖了智能环保路面技术、先进路面材料、先进施工技术、路面养护技术、路面结构与力学性能、固废综合利用技术及路面再生技术等。

从研究方向可以看出,当前路面工程研究更加突出与不同学科之间的交叉融合,相关的学科领域主要包括信息技术、材料工程、机械工程、生物工程、力学工程、环境工程等。因此,路面工程研究的内涵与外延正在不断扩大,知识体系更加丰富完善。

本综述可为路面工程领域的研究人员与技术人员提供参考和借鉴。

智能环保路面技术

自净化路面技术(长沙理工大学金娇老师提供初稿)

自净化路面技术主要通过路面尾气净化技术与自清洁等技术提升路面综合环境。路面尾气净化技术主要是通过路面表面使用可重复利用的催化材料等以降低有害气体、油污、重金属等污染的影响,缓解路面环境污染问题。TiO2由于禁带宽度、光谱响应、催化效率等优势特点,是目前应用最为广泛的光催化材料之一[1],同时各类催化氧化材料往往还具备压电性、热释电性、导电性、远红外辐射和释放负离子性等独特性能,可通过多种物理或化学方法混合、掺杂以获得多种高性能催化功能材料,此类材料受到越来越多道路工程领域研究者的青睐[2];自清洁技术则主要通过阻燃沥青、疏水材料和自融雪等材料与技术的应用以达到道路综合环境提升的目的[3]。总体上,自净化路面技术的应用可以有效降解路面尾气、抑烟除尘、避免路面结冰积水和缓解重金属对路面环境的影响等,营造良好的路域环境,具有广阔的应用前景。

(1)光催化技术

路面尾气净化技术目前应用最为广泛的是光催化法[4],通过将光催化材料应用于路面,在阳光等作用下催化降解路表环境中的CO,HC和NOx等有害气体,氧化为碳酸盐和硝酸盐,在被路面表面吸收后经雨水冲刷或人工冲洗达到净化气体环境的目的[5]。常用的光催化材料有二氧化钛(TiO2)[6]、石墨类材料[7]、氧化锌(ZnO)[8]、二氧化锆(ZrO)[9]和硫化镉(CdS)[10-11]等,其中TiO,ZnO和石墨相氮化碳(g-C3N4)因其优异的光催化活性、化学稳定性和可回收等优势备受



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