关于节能型隧道路面铺装材料照明效果的研究

关于节能型隧道路面铺装材料照明效果的研究

朱东建

重庆交通大学 土木工程学院 重庆  400074

摘要：为了更准确地量化节能隧道的铺装材料的节能效果，本文采用物理隧道模型，探究不同隧道铺装材料的反射系数。结果表明，在同一照明环境下，添加浅色骨料沥青路面的平均亮度显著提高，与普通沥青路面相比，可以提高 4％—22％。综合铺装材料路用性能和节能效果，最终选用16%添加量的的玻璃集料铺装方案。

关键词：隧道，节能，铺装材料，反射系数

1.引言

20 世纪 60 年代末，美国[1]率先在沥青混合料当中加入玻璃，从而开创了玻璃作为集料的新的研究方向，结果表明，玻璃沥青面层性能良好，具有明显的反光效果。本世纪初，史小丽[2]等人，研究在混合料中添加不同粒径的高强度的玻璃微珠，并利用回归反射特性来增加隧道路面的亮度。该研究获得了掺加玻璃珠的最佳比例和粒径。但同时指出，添加量不同的玻璃微珠会影响沥青混合料的路用性能和反射率。张曙光[3]等人采用将碎玻璃以及浅色石子喷涂到沥青混凝土表面上并压实的方法，以提高隧道沥青路面的亮度。并检验其路用性能及反光特性。结论如下：与传统的沥青混凝土相比，该铺砌的轻质铺路材料具有较低的抗滑性和高温稳定性，但依旧满足规范要求，反光效果较好。刘鹏飞等[4]制备出隧道亮色阻燃路面涂料。研究表明，隧道亮色阻燃铺装层可以起到阻燃和改善路面亮度的作用。廖一平[5]的研究表明，与预混消石灰与沥青的方式相比，等量置换矿粉可提高玻璃沥青混合料的水稳定性，理想的掺量为 1.5%。李小平[6]等人对比研究在 GA-10、SMA-13 以及 AC-13 沥青混合料，通过表面撒布并碾压浅色碎石来制备出明色铺装路面，测试它的路用性能。最终得出结论：GA-10 嵌入浅色铺装路面具有较高的稳定性，路面反射光线效果良好。本文采用物理隧道模型，在探究不同隧道铺装方案的情况下，量化路面不同铺装材料的照明性能。

2. 节能型隧道铺装材料照明试验设计

2.1隧道照明模型

本文主要是通过实际隧道尺寸，路面材料和照明布置来模拟隧道照明的一般情况。隧道照明的模型由天花板，活动式铺路板，灯等组成。根据实际隧道调研情况，本文使用的模型相应的断面尺寸缩小为实际断面的 1/10，并截取实际隧道的一部分来进行试验。模型部分的长宽高分别为 3.5米，0.9米，0.6米，顶面的圆弧半径为 0.5m，为直壁式断面。由于中心线照明的高效性、便利性，选择在隧道顶棚中线安装灯具，根据比值，隧道模型中相邻灯的安装间隔为 0.5m，背光形式（30°安装）。

2.2试验

试验采用照度计测量方法测量照度，瞄点式亮度计方法测量亮度。按照试验标准铺设面层材料和布点，将所有其他测试参数保持不变，更改路面材料，浅色材料采用白色雨花石、玻璃，测出不同路面的照度值以及亮度值，对每个测量点重复测量 3 次，然后计算出平均照度和测量区域的平均亮度，将其进行换算，得到不同面层材料的反射系数，并进行比较分析，并研究节能效果。

  2.3路面反射系数

《照明测量方法》(GB/T 5700-2008)中规定了路面材料为漫反射材料时，反射系数的计算式如下：

式中

ρ——路面反射系数；

L——路面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m²）；

E——路面照度，单位为勒克斯（lx）。

根据试验所得路面亮度与照度，由换算公式计算路面反射系数。

表2.1 反射系数

3.结果分析

1）与对照组测得的反射系数为0.125相比，浅色铺路材料的测得反射系数为0.132—0.158，增加了4%—22%。结果表明，浅色路面材料反射系数有微量提升。2）浅色雨花石亮面铺装材料的反射系数为0.130—0.136，增加3%—7%，玻璃骨料浅色铺装材料的反射系数为0.142—0.155，增加9—21%，在不同粒径组合下，浅色铺装材料的反射系数几乎没有变化。结果表明，浅色铺装材料反射系数主要的两个影响因素分别是浅色材料的种类和含量。3）添加量相同的玻璃集料铺筑材料和浅色雨花石铺筑材料，前者的反射系数要大于后者。原因仍然是石料对沥青的粘附力大于玻璃的粘附力。

4.结论

1）与对照组相比，浅色的铺路材料，隧道内的平均亮度增加了 4％至 22％，说明浅色集料铺路材料可以提升路面亮度。

2）在相同照明条件下，玻璃骨料铺路材料的平均亮度提高 9％至 21％，浅色雨花石铺路材料的平均亮度提高 3％至 7％。结果表明，玻璃骨料亮色铺路材料对隧道平均亮度的影响较大，而浅色雨花石亮色铺路材料对隧道平均亮度的影响较小。

3）玻璃骨料表面的沥青薄膜，在实际行车过程中很容易脱落， 并暴露出光滑明亮的表面，而浅色石料的附着沥青能力却很强，石料大多被黑色沥青包裹，反光性能受到很大影响。

参考文献

[1] HESNERW,PETRARCAR. Report on glass aggregate pavement for the browning [R].New York:Ferris Industries Merrick Transfer Station Located in Hempstead，1987.

[2] 史小丽，王选仓，刘昆。基于照明的隧道沥青混凝土路面结构[J].公路，2009（2）：77-81.

[3] 张曙光。隧道路面的明色铺装技术研究[D].重庆：重庆交通大学，2009.

[4] 刘鹏飞，张帅，刘哲。隧道亮色阻燃铺装涂料的制备及性能研究[J].山西交通科技，2015（03）：82-84.

[5] 廖一平，伍衡山，易灵芝，等。消石灰益化玻璃集料在沥青混凝土中的应用研究[J].公路，2015（02）：184-187

[6］李小平，吴雪柳。隧道嵌入式明色化节能铺装技术研究[J].山西建筑，2015（29）：193-194.

[7] 周琳琳。掺加玻璃集料的环氧沥青混合料性能研究[D].南京：东南大学，2018.

[8] 严超，魏显权，方杨。沥青混合料水稳定性能评价方法研究[J].公路，2019,64（10）29-33.

[9] 徐磊，张国庆，张东。公路隧道照明光源的比较[J].交通节能与环保，2010（03）：29-31.