隧道路面明色化技术研究与探讨

【摘要】为了研究公路隧道照明节能效益，针对公路隧道照明高能耗的问题，本文提出采用路面明色化的思路。本文回顾了明色化节能技术的四种发展历程，以及对明色化材料抗滑性能，抗渗性能，抗水损性能以及明色性能进行检验，结果表明效果良好，隧道路面明色化技术有很大的发展前景。

【关键词】公路隧道；明色化技术；照明节能

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引言

随着我国公路隧道的建设规模不断扩大，隧道能耗问题也日渐凸显，通过大量调研表明，公路隧道照明的电费成本占到运营总成本的70%左右，其配电费已成为隧道营运中最主要的开支成本，隧道照明系统的营运电费及维护费用已成为营运管理单位的沉重负担。然而，我国隧道照明还是主要依赖于灯具照明，并根据隧道的长度和通透情况进行隧道区段划分和照明设计。通常为避免白天进出隧道的黑洞效应和白洞效应，隧道出入段需要设置加强照明，根据隧道运营成本统计，隧道出入口段的照明能耗占了总能耗的40%以上。此外，在隧道行车环境中，路面材料的反射率直接影响路面照明效果，目前公路隧道路面材料以沥青混凝土路面为主流，但是沥青路面的黑色表面对隧道照明光吸收多，反射少，为了满足隧道照明的需要，必须耗费更多的能耗。

1、路面明色化节能技术的进展

明色化路面主要分为四类：

（2）上世纪60年代，美国将废玻璃掺入沥青混合料铺筑城市道路的沥青路面，结果发现玻璃沥青面层性能良好并有着显著的反光效果。在日本，已有采用玻璃珠作为填充材料的沥青路面，可以提供良好的光反射效果。

（3）法国研究者使用白色碎石和脱色沥青建成路面，可以有效的提高路面的亮度，并且在三年的使用中路面平均亮度系数变化不大。

（4）德国将煅烧的白色碎石撒布在浇筑式沥青混凝土路面，从而提高了路面的抗滑性和亮度，照明度好且使用寿命长。

国内近几年开始明色化路面的研究，但是相关技术研究仍处于探索起步阶段，不论是在沥青路面中加入玻璃微珠或废玻璃，还是在沥青路面摊铺压实阶段嵌入浅色碎石，在实际使用中仍存在许多不足，难以真正推广应用。加入玻璃微珠和废玻璃可提高路面反射效果，但是玻璃加入量小效果不明显，而加入量大则会明显降低路面性能，同时混合料拌合时，沥青会裹覆在玻璃表面，使玻璃无法起到反光作用。而在沥青路面摊铺压实阶段嵌入浅色碎石的方案，浅色碎石同样容易被沥青污染，而且浅色碎石仅在浇筑式沥青混合料中嵌入较好，而在普通沥青混合料中嵌入比较困难，容易脱落。在这样的情况下，积极开展隧道沥青路面明色化节能铺装技术研究，开发明色化效果明显、节能效果好、路用性能满足要求、施工方便的实用技术就显得尤为重要。

2、隧道明色化路面路用性能分析

（1）抗滑性能分析

沥青混凝土路面和水泥混凝土路面相比，具有较好的抗滑性，因此研究明色化路面的抗滑性能是十分必要的，它主要取决于集料表面纹理结构、及混合料的级配决定的表面构造深度，两者分别从微观和宏观角度来进行分析。沥青路面的抗滑性能主要有三个指标：沥青混合料粗集料的磨光值；沥青路面表面的摩擦系数；路面表面的构造深度。明色材料的粒径不同，抗滑性能也存在差异，粒径越大，抗滑值越小，这可能的原因是，随着粒径变大，有些玻璃碎渣成镜面，从而抗滑系数变小，所以应该对明色材料的粒径加以控制。材料的撒布量也存在相同的道理。

（2）抗渗性能分析

隧道中的水来源有拱顶、拱壁的渗水和滴、漏水；沿道路纵坡流入的雨水；上涌的地下水或泉水。要保证明色化沥青路面结构的水稳定性和耐久性，预防水破坏非常重要，因此利用其抗渗性能作为指标。试验表明明色材料的嵌入填充了路表面存在的部分空隙，经碾压后沥青混合料趋于密实，并且由于明色材料代替了部分集料，会使得沥青的相对含量增加，这两种因素都会使沥青混合料的空隙率减少，渗水性能降低。

（3）抗磨损性能分析

通过马歇尔试件的飞散试验和湿轮磨耗试验发现：与玻璃碎渣相比，浅色石料表面粗糙，比玻璃碎渣更有粘结性，因此抗磨损性能更好。

3、节能性的研究

一般利用照度值或者亮度值来衡量隧道里面照明情况。照度的定义是光照强度，单位面积上所接受的可见光能量。本研究就是利用照度值来衡量明色化路面的节能效果，所用仪器为TES-1330A号照度仪。

具体测量方法是：在铺设好明色化材料的隧道里，打开隧道里面的照明设备，仪器放置高度40cm，俯视角度 75°，距离隧道路面20cm，分别从四个方向进行照度值的测量，取测量结果的平均值作为最终结果。由于试验对光线的要求较高，为保证实验数据之间的可比性，应注意测试人员的衣着，测试仪器的角度、距离。同时应注意消除外来因素的影响，保证光源的唯一性。

通过测定发现：与普通沥青混凝土相比较，明色材料的嵌入可以有效的改善沥青混凝土照度，照度值改善最大的可以增加21%，碎玻璃可以增加14.4%。与水泥混凝土比较，嵌入明色材料对照度的提高并不明显，个别甚至不良。不同撒不量可以提高其照度，但是浅色石料作为明色化材料时随着撒不量的增加明色性趋于稳定。

4、结语

（1）就目前隧道照明存在着高能耗问题，提出了使用明色化材料铺装隧道路面，结果表明效果良好。

（2）通过对隧道沥青路面明色化路用性能抗滑性能、抗渗性能，抗水损性能研究表明，在隧道内使用明色化沥青路面可行！满足路面各项规范要求！具有良好的发展前景。

（3）需要进一步研究的内容是如何提高隧道明色化沥青路面的维修和养护技术。