黑色瀝青路面具有很強(qiáng)的吸收太陽(yáng)能的能力，利用瀝青路面吸收太陽(yáng)能成為一項(xiàng)新型的能源利用技術(shù)。此外，在低溫冰雪天氣中，亦可用夏季收集并儲(chǔ)存的熱量來(lái)給建筑物供暖和加熱道路以融雪化冰，實(shí)現(xiàn)熱量的跨季節(jié)應(yīng)用。因此，該技術(shù)不僅可以大大緩解我國(guó)能源緊張的狀況并提高道路交通的安全暢通程度，而且還可以有效降低路面溫度和緩解城市熱島效應(yīng)，減輕夏季高溫天氣中車轍、推移、泛油等病害。瀝青道面換熱器是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能集熱和融雪過(guò)程的關(guān)鍵構(gòu)造體，在實(shí)現(xiàn)并提高集熱和融雪功能之前必須保證道路本身的功能和路用性能。本書從以下八個(gè)方面做了研究和分析及應(yīng)用。

　　第一，本書提出了集熱和融雪化冰瀝青道路的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)集熱和融雪用瀝青路面建筑材料進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制備，包括用復(fù)合導(dǎo)熱相填料制備傳導(dǎo)瀝青膠漿和傳導(dǎo)瀝青混凝土、利用頁(yè)巖陶粒制備隔熱層瀝青混凝土等；同時(shí)，對(duì)瀝青路面建筑材料的力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)和優(yōu)化研究，評(píng)價(jià)導(dǎo)熱相填料對(duì)瀝青膠漿和瀝青混凝土性能的影響，檢驗(yàn)了頁(yè)巖陶粒瀝青混凝土的路用性能。

　　第二，基于傳熱學(xué)和氣象學(xué)的基本原理，分析瀝青路面太陽(yáng)能集熱及融雪的傳熱機(jī)理和熱工過(guò)程，解析影響瀝青路面集熱和融雪的路面材料、結(jié)構(gòu)特性和環(huán)境氣候條件等基本概念，界定影響瀝青混凝土路面換熱的關(guān)鍵參數(shù)；對(duì)復(fù)合材料的各種導(dǎo)熱模型進(jìn)行歸納和總結(jié)，采用瞬態(tài)平板熱源法精確測(cè)量瀝青膠漿及瀝青混凝土的熱學(xué)參數(shù)，確定了傳導(dǎo)瀝青膠漿和瀝青混凝土的導(dǎo)熱機(jī)理；提出適合傳導(dǎo)瀝青膠漿和瀝青混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算預(yù)估模型。

　　第三，在設(shè)定的凍融條件下進(jìn)行多次凍融循環(huán)試驗(yàn)，研究傳導(dǎo)瀝青混凝土性能的變化規(guī)律，評(píng)價(jià)傳導(dǎo)瀝青混凝土耐水溫耦合沖擊的性能；模擬路面結(jié)構(gòu)制備了組合式車轍板，采用結(jié)構(gòu)自診斷的方法評(píng)價(jià)溫度的重復(fù)變化對(duì)混凝土性能及路面功能的影響；提出了適合傳導(dǎo)瀝青混凝土抗水溫耦合沖擊的檢測(cè)方法和指標(biāo)。

　　第四，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合瀝青混凝土制備和成型的實(shí)際情況對(duì)混凝土太陽(yáng)能集熱和融雪的室內(nèi)試驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；建立了一個(gè)瀝青混凝土換熱大板來(lái)模擬路面的融雪，利用低溫流體加熱瀝青路面在冰雪天氣中進(jìn)行融雪研究，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量融雪率、基本特征點(diǎn)的溫度變化、融化時(shí)間以及表面溫度場(chǎng)等數(shù)據(jù)，討論實(shí)際道路管道融雪化冰的熱工特性和融化規(guī)律，對(duì)融雪過(guò)程進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。

　　第五，通過(guò)集熱試驗(yàn)驗(yàn)證了試驗(yàn)裝置和方法能模擬集熱條件，同時(shí)進(jìn)行瀝青混凝土試塊溫度場(chǎng)測(cè)試；測(cè)試結(jié)果的精度滿足室內(nèi)可控條件下對(duì)瀝青混凝土太陽(yáng)能集熱性能評(píng)價(jià)的要求。根據(jù)瀝青路面所處的實(shí)際氣候條件，借助實(shí)驗(yàn)裝置模擬氣候條件在室內(nèi)對(duì)路面溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量；獲得瀝青路面溫度的變化過(guò)程、溫度的垂直分布、溫度變化速率以及溫度梯度等結(jié)果。在室內(nèi)和大氣環(huán)境中利用瀝青混凝土換熱板進(jìn)行太陽(yáng)能集熱試驗(yàn)，測(cè)量集熱器內(nèi)部溫度的變化過(guò)程；評(píng)價(jià)不同流量對(duì)降低路面溫度的效果以及路面初始溫度對(duì)路面升溫過(guò)程的影響。

　　第六，利用有限元軟件ANSYS對(duì)傳導(dǎo)瀝青路面融雪性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳導(dǎo)瀝青路面融雪化冰時(shí)間與瀝青混凝土材料導(dǎo)熱系數(shù)呈冪指數(shù)關(guān)系；埋管越深，提高瀝青混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)融雪化冰效果越明顯。傳導(dǎo)瀝青路面中的換熱管道可根據(jù)瀝青鋪裝層的厚度分兩種方式進(jìn)行布置［瀝青混凝土導(dǎo)熱系數(shù)≥3��0W/(m·℃)］：①埋管深度為10cm時(shí)，埋管間距為0��1m；②埋管深度為4cm時(shí)，埋管間距為0��15m。

　　第七，通過(guò)對(duì)傳導(dǎo)瀝青路面在夏季炎熱條件下溫度場(chǎng)分布研究得出：瀝青路面最高溫度出現(xiàn)在路表以下2cm處。傳導(dǎo)瀝青混凝土材料的選擇可使瀝青路面最高溫度降低3��8%以上。在換熱管道內(nèi)通入助冷劑(水)可有效降低道路表面及內(nèi)部溫度。對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)為3��0W/(m·℃)的傳導(dǎo)瀝青路面而言，夏季在換熱管道內(nèi)通入助冷劑(25℃水)可使道路表面溫度降幅達(dá)20%以上。

　　第八，采用有限元軟件ABAQUS對(duì)埋管型傳導(dǎo)瀝青路面在移動(dòng)荷載作用下的黏彈性響應(yīng)進(jìn)行研究，得出了將瀝青混合料黏彈性本構(gòu)關(guān)系轉(zhuǎn)換為Prony級(jí)數(shù)的方法。無(wú)論是埋有換熱管道的傳導(dǎo)瀝青路面還是普通瀝青路面，在行車荷載作用下最大拉應(yīng)變均發(fā)生在鋪裝層下面層底部。換熱管道可有效削弱中面層底部產(chǎn)生的最大拉應(yīng)變。道路結(jié)構(gòu)埋管與否以及埋何種換熱管道對(duì)路面疲勞壽命影響不大，埋管型傳導(dǎo)瀝青路面可按普通瀝青路面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。