寒区抗冰防滑功能型沥青路面应用技术与原位检测装置

冰雪路面是我国寒区公路运营安全长期面临的“老大难”问题。路面积雪结冰导致运输效率与通行能力降低，重大交通事故频发，年直接损失达1100亿元以上，严重影响国民经济、社会秩序与人民生活；特别是，随着“一带一路”北线战略的实施，“冰上丝绸之路”的建设对公路冬季运营安全的需求日益迫切。因此，提升沥青路面自身抗冰防滑能力对于构建寒区“畅、安全、高效”交通运输体系具有重要的战略意义。

冰与路面界面紧密粘结是制约路面冰雪高效清除的关键，传统除冰雪技术无法攻克这一难题。国际上多以卤盐掺于路面表层，使其逐渐释放并融化冰雪，此类材料冰点高、释放期短、路用性能差，且缺乏路面抗冰防滑效果评价技术和装备，因此，必须探索新方法，发明新技术攻克路面抗冰防滑这一世界难题。

项目以发明降低冰-路界面粘结的低冰点材料，提升路面抗冰防滑能力为技术原则，重点突破宽温域缓释型低冰点填料结构设计、长效型抗冰防滑路面材料组成结构、胎-冰-路三相体系安全性测试装置等三大关键技术，为解决冬季路面运营安全问题提供新技术与新途径。发明点如下：

1. 发明了宽温域缓释型低冰点填料，解决了卤素材料“冰点高、释放期短”难题。提出多元醇化合物/相变材料协同的宽温域路面冰点控制方法，发明以有机/无机偶联剂为壁材、以吸附多元醇化合物/相变材料多孔介质为芯材的核-壳结构缓释型低冰点填料及制备工艺，填料冰点降至-25℃，路面抗冰周期大于8年。

2. 发明了高性能抗冰防滑沥青路面材料，攻克了冰冻路面耐久性差的问题。基于低冰点成分释放机理提出抗冰防滑路面材料典型细观结构：发明了兼顾路表功能与路用性能的抗冰防滑路面材料设计方法。与传统路面相比，冰-路界面粘附强度降低46%，路表动态摩擦系数由0.15提升至0.64，抗冻耐久性提升37%。

3. 发明了胎-冰-路三相体系的路表防冰抗滑功能特性评价方法与装置，实现了路表功能快速、原位、无损、量化的评价。首创了考虑偏移角影响的胎-冰-路三相体系路面摩擦特性连续测试装置，发明了拉-剪模式下冰-路界面粘结特性量化评价方法和基于探针扫刷技术的沥青路面冰冻损伤浅层原位探测装置。

成果鉴定意见认为“原创性强，具有显著经济效益与社会影响力”，“适用范围广的低冰点填料研发、低冰点路面表层材料、路面冰冻损伤评价方法、冰冻条件下抗滑机理研究达国际领先水平”。成果推广于我国19个省市80余项工程中，并在北京冬奥场馆道路、首都新机场高速等在建项目中应用，服务于白俄罗斯M5公路、中巴经济走廊喀喇昆仑公路等“一带一路”沿线国家工程建设，道路服务能力显著提高，保证了冬季冰雪路面安全，有效降低交通事故率37.5%及死亡率25.1%。新增销售额11.5亿元，新增利润5.8亿元，经济社会效益显著。

获授权国家发明专利34项，软件著作权1项，发表论文101篇（SCI检索62篇）；编制国家标准1部，行业规范1部，企业/地方标准3部；获中国公路学会科学技术一等奖、黑龙江省技术发明一等奖及中国专利奖优秀奖。

冰雪路面是我国寒区公路运营安全长期面临的“老-大-难”问题。路面积雪结冰导致运输效率与通行能力降低，重大交通事故频发，年直接损失达1100亿元以上，严重影响国民经济、社会秩序与人民生活；特别是，随着“一带一路”北线战略的实施，“冰上丝绸之路”的建设对公路冬季运营安全的需求日益迫切。因此，提升沥青路面自身抗冰防滑能力对于构建寒区“杨通、安全、髙效”交通运输体系具有重要的战略意义。 冰与路面界面紧密粘结是制约路面冰雪高效淸除的关键，传统除冰雪技术无法攻克这一难题。国际上多以卤盐掺于路面表层，使其逐渐释放并融化冰雪，此类材料冰点高、释放期短、路用性能差，且缺乏路面抗冰防滑效果评价技术和装备，因此，必须探索新方法，发明新技术攻克路面抗冰防滑这一世界难题。 项目以发明降低冰-路界面粘结的低冰点材料，提升路面抗冰防滑能力为技术原则，重点突破宽温域缓释型低冰点填料结构设计、长效型抗冰防滑路面材料组成结构、胎-冰-路三相体系安全性测试装置等三大关键技术，为解决冬季路面运营安全问题提供新技术与新途径，发明点如下： (1)发明了宽温域缓释型低冰点填料，解决了卤素材料“冰点高、释放期短”难题。提出多元醇化合物/相变材料协同的宽温域路面冰点控制方法，发明以有机/无机偶联剂为壁材、以吸附多元醇化合物/相变材料多孔介质为芯材的核-壳结构缓释型低冰点填料及制备工艺，坝料冰点降至-25℃,路面抗冰周期大于8年。 (2)发明了高性能抗冰防滑沥青路面材料，攻克了冰冻路面耐久性差的问题。基于低冰点成分释放机理提出抗冰防滑路面材料典型细观结构：发明了兼顾路表功能与路用性能的抗冰防滑路面材料设计方法。与传统路面相比，冰-路界面粘附强度降低46%,路表动态摩擦系数由0.15提升至0.64,抗冻耐久性提升37%。 (3)发明了胎-冰-路三相体系的路表防冰抗滑功能特性评价方法与装置，实现了路表功能快速-原位-无损-量化的评价。首创了考虑偏移角影响的胎-冰-路三相体系路面摩擦特性连续测试装置，发明了拉-剪模式下冰-路界面粘结特性量化评价方法和基于探针扫刷技术的沥青路面冰冻损伤浅层原位探测装置。 成果鉴定意见认为“原创性强，具有显著经济效益与社会影响力”，“适用范围广的低冰点填料研发、低冰点路面表层材料、路面冰冻损伤评价方法、冰冻条件下抗滑机理研究达国际领先水平”。成果推广于我国19个省市80余项工程中，并在北京冬奥场馆道路、首都新机场高速等在建项目中应用，服务于白俄罗斯M5公路、中巴经济走廊喀喇昆仑公路等“一带一路”沿线国家工程建设，道路服务能力显著提高，保证了冬季冰雪路面安全，有效降低交通事故率37.5%及死亡率25.1%:新增销售额11.5亿元，新增利润5.8亿元，经济社会效益显著。 获授权国家发明专利34项，软件著作权1项，发表论文101篇(SCI检索62篇)；编制国家标准1部，行业规范1部，企业/地方标准3部：获中国公路学会科学技术一等奖、黑龙江省技术发明一等奖及中国专利奖优秀奖。