相变材料改良沥青的节能意义及其应用前景

相变储能技术是一种将那些被浪费的能源储存起来并在需要时加以利用，以弥补能源供应与需求之间的差异的有效手段，具有巨大的节能价值。相变材料是一种潜热储能材料，它具有较高的储能密度，使得其不需要大的储存体积便可达到能源储存的目的。相变材料在建筑中的应用已经引起关注，如将相变材料与传统建筑材料复合成相变储能混凝土，相变储能砖，相变储能石膏板等，可用来增加房屋的储热能力。同样，相变材料也可在道路工程中获得应用。相变材料改良沥青的研发就是一个重要的应用方向。 沥青路面由于其良好的行车舒适性，是全球范围内应用最为广泛的高等级路面结构形式。然而现有的沥青路面在高温和行车荷载作用下容易发生车辙等永久性变形，而在低温条件下又容易发生低温收缩开裂等损坏，从而影响沥青路面的服务水平与使用寿命。温度是影响沥青路面性能的最主要因素之一。如何解决温度对沥青路面性能的影响，是延长道路使用寿命关键之一。近几年，一些科研工作者在热能储存技术的基础上，借鉴相变材料的调温机理，提出了将相变材料掺入沥青混合料，利用其相变潜热主动地调节沥青路面的温度，从而防止沥青路面因吸收过多热量而升温过快，在行车荷载作用下产生永久变形，或防止沥青路面在骤然降温或持续低温情况下产生开裂的设想，并在实验中显示了很好的应用前景。 有工作验证了相变材料聚乙二醇应用于沥青混合料的可行性。实验表明，聚乙二醇掺量越大，所得改性沥青的温度敏感性越明显下降；当聚乙二醇掺量达到30%时，可使改性沥青在60℃下保持5小时以上。这种改性沥青混合料具有较好的高温稳定性，动稳定度是普通沥青混合料的2倍以上，在39℃高温日照条件下可降低路面温度9℃。 要开拓相变材料在道路工程中的应用前景，关键在于寻找和研发满足道路工程要求的相变材料。它必须有合适的相变温度。当路面温度升高至相变材料相变温度且尚未达到破坏温度时，相变材料开始发生相变，吸收路面材料中的热量，降低路面温度的上升速率，使得路面温度维持在低于高温破坏温度的范围内，或缩短路面破坏温度的持续时间，从而避免或减少路面的高温破坏。它必须有高的相变储能能力。相变材料掺加入沥青混合料中时，不可避免地会改变原混合料的材料组成。若相变材料掺加过多，很可能会造成混合料物理力学性能的降低。高的相变储能能力可以减少所需相变材料的体积，从而减小对原混合料性能的影响。另外，它还必须具有高的比热容，良好的导热性能，较高的密度，较小的体积变化和低蒸汽压力，稳定的化学性质，良好的安全性和良好的经济性等。