一种基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构技术领域
本发明涉及一种沥青路面结构，具体地说，涉及一种基于红外辐射原理的降低城
市热岛效应型沥青路面结构。
背景技术
城市道路在城市下垫面中占有较大比例，沥青路面材料吸热快、热容量高，普通沥
青路面结构是接近于黑体的灰体，在整个太阳能波谱范围内，它的平均吸收率高达90％以
上，对可见光、红外线的反射能力很低，吸收的太阳辐射能大于发射到外部空间的热辐射能
量，从而导致热量在沥青面层不断积累，使路面温度升高，高温季节路面平衡温度甚至可以
达到70℃左右，产生路面车辙、拥包等高温病害，并成为城市热岛效应最重要的热源之一。
基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构在大气红外窗口3-5μm、8-14μm波
段内具有高红外热辐射性能，在此区域内的红外辐射能量透过率很高，能尽可能多地把沥
青路面吸收到的太阳能中的紫外光能、可见光及近红外光能转化的热能，以红外辐射的方
式穿过大气红外窗口，高效地发射到大气外层，从而减少路表热量蓄积，降低路面温度，最
终缓解城市热岛效应并减少沥青路面高温病害。为了减少路面高温病害，常规沥青路面结
构的上面层和中面层多采用聚合物改性沥青SMA等材料，其价格昂贵，且不具有降低城市热
岛效应的功能。
发明内容
本发明要解决城市道路辐射热量几乎完全被大气层吸收，导致严重城市热岛效应
的问题。使用本发明后能够减少城市道路引起的大气温度升高，降低城市热岛效应。
本发明提供了一种基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构，自下
而上依次包括红外辐射沥青混合料下面层(1)、第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)、红外
辐射沥青混合料中面层(3)、第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)以及红外辐射沥青混合料
上面层(5)：
所述的红外辐射沥青混合料下面层(1)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配粗粒式沥青混凝土；
所述的第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉
体的乳化沥青；
所述的红外辐射沥青混合料中面层(3)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配中粒式沥青混凝土；
所述的第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉
体的乳化沥青；
所述的红外辐射沥青混合料上面层(5)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配细粒式沥青混凝土；
所述的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料的重
量份数如下：TiO2 5—10份、ZnO 20-30份、MgO 60-70份；
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备过程如下：将各个原料混合后进行高温煅
烧，高温煅烧时逐渐升温至1100-1200℃，保温2小时，然后停止加热，自然降温至300-400
℃，出料，自然冷却至室温，冷却后经初碎、中碎和超细研磨制得到用于降低沥青路面温度
的红外热辐射功能粉体。
制得的红外热辐射功能粉体主要组成物为ZnTiO2和MgTiO2的混合晶体，外形主要
为无定形的不规则颗粒，而这种独特的物质组成和晶格形态保证了用于降低沥青路面温度
的红外热辐射功能粉体具有较高的红外发射率。
本发明的初碎，是指粒径小于1cm；
本发明的中碎，是指粉碎后过80-100目筛；
本发明的超细研磨，是指粉碎后过600目以上的筛；
优选地，
所述的红外辐射沥青混合料下面层(1)中，红外热辐射功能降温粉体的重量占红
外辐射沥青混合料下面层(1)材料总重量的2％；
所述的第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)中，红外热辐射功能降温粉体的重量
占第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)材料总重量的30％；
所述的红外辐射沥青混合料中面层(3)中，红外热辐射功能降温粉体的重量占红
外辐射沥青混合料中面层(3)材料总重量的4％；
所述的第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)中，红外热辐射功能降温粉体的重量
占第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)材料总重量的50％；
所述的红外辐射沥青混合料上面层(5)中，红外热辐射功能降温粉体的重量占红
外辐射沥青混合料上面层(5)材料总重量的6％；
优选地，
所述的红外辐射沥青混合料下面层(1)厚度为6cm，红外辐射沥青混合料中面层
(3)厚度为5cm，红外辐射沥青混合料上面层(5)厚度为4cm。
本发明的基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构的制备方法，包
括如下步骤：先铺筑红外辐射沥青混合料下面层(1)，然后将第一红外辐射改性乳化沥青粘
层(2)喷洒在红外辐射沥青混合料下面层(1)的上方，然后在第一红外辐射改性乳化沥青粘
层(2)上方铺筑红外辐射沥青混合料中面层(3)，然后将第二红外辐射改性乳化沥青粘层
(4)喷洒在红外辐射沥青混合料中面层(3)上方，最后在第二红外辐射改性乳化沥青粘层
(4)上铺筑红外辐射沥青混合料上面层(5)。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明的路面结构结构简单，可位于任何形式的路面结构之上，在太阳光照射
下具有在大气红外窗口3-5μm、8-14μm波段内的高发射率，故而具有明显的路面降温效果，
能够缓解城市热岛效应且能够减少沥青路面高温病害。
2)本发明在常规连续型密级配沥青混凝土路面结构基础上设计基于红外辐射原
理的降低城市热岛效应型沥青路面结构，高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性均能
满足规范要求，结构简单，施工方便，成本低。
3)本发明中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO、MgO为组分的原材料烧结制
成的ZnTiO2、MgTiO2的混合晶体，这种独特的物质组成和晶格形态保证了红外热辐射功能降
温粉体具有较高的红外发射率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构图。
图1中，1为红外辐射沥青混合料下面层，2为第一红外辐射改性乳化沥青粘层，3为
红外辐射沥青混合料中面层，4为第二红外辐射改性乳化沥青粘层，5为红外辐射沥青混合
料上面层，6为红外热辐射功能降温粉体。
图2是气温32.3℃时按本发明制作的长30cm×宽30cm试件与按常规沥青混凝土路
面结构制作的长30cm×宽30cm试件在太阳光照射下表面升温曲线对比图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型
沥青路面结构，自下而上依次包括红外辐射沥青混合料下面层(1)、第一红外辐射改性乳化
沥青粘层(2)、红外辐射沥青混合料中面层(3)、第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)以及红
外辐射沥青混合料上面层(5)。
其中，红外辐射沥青混合料下面层(1)厚度为6cm，红外辐射沥青混合料中面层(3)
厚度为5cm，红外辐射沥青混合料上面层(5)厚度为4cm，粘层没有厚度要求。
所述的红外辐射沥青混合料下面层(1)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配粗粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青
混合料下面层(1)材料总重量的2％；
所述的第一红外辐射改性乳化沥青粘层(2)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉
体的乳化沥青，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占第一红外辐射改性乳化沥青粘层
(2)材料总重量的30％；
所述的红外辐射沥青混合料中面层(3)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配中粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青
混合料中面层(3)材料总重量的4％；
所述的第二红外辐射改性乳化沥青粘层(4)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉
体的乳化沥青，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占第二红外辐射改性乳化沥青粘层
(4)材料总重量的50％；
所述的红外辐射沥青混合料上面层(5)的材料为掺有红外热辐射功能降温粉体的
连续型密级配细粒式沥青混凝土，所述的红外热辐射功能降温粉体的重量占红外辐射沥青
混合料上面层(5)材料总重量的6％；
本实施例中的红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原
料的重量份数如下：TiO2 8份、ZnO 25份、MgO 65份。
本实施例中的红外热辐射功能降温粉体的制备过程如下：将各个原料混合后进行
高温煅烧，高温煅烧时逐渐升温至1100-1200℃，保温2小时，然后停止加热，自然降温至
300-400℃，出料，自然冷却至室温，冷却后经初碎、中碎和超细研磨制得到用于降低沥青路
面温度的红外热辐射功能粉体。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果如下：
1.粒度测试
采用自动粒度仪对降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体的颗粒粒径及其分
布进行了测试。降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体的粒径分布情况，见表1。
表1降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体粒径分布
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2.红外发射率的测试
本试验采用IRE－1型红外辐射测量仪对降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉
体的红外发射率和波长进行测定，测试温度为50℃。测试结果见表2。
表2降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体红外发射率
测试波段
(8～14)μm
(14～25)μm
法向辐射率值
0.94
0.93
从表2中数据可以看出，降低沥青路面温度的红外热辐射功能粉体在8～14μm波段
的红外发射率达到了0.94，进一步说明了其具有降温效果的机理。
本发明的基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构的制备方法，包
括如下步骤：先铺筑红外辐射沥青混合料下面层(1)，然后将第一红外辐射改性乳化沥青粘
层(2)喷洒在红外辐射沥青混合料下面层(1)的上方，然后在第一红外辐射改性乳化沥青粘
层(2)上方铺筑红外辐射沥青混合料中面层(3)，然后将第二红外辐射改性乳化沥青粘层
(4)喷洒在红外辐射沥青混合料中面层(3)上方，最后在第二红外辐射改性乳化沥青粘层
(4)上铺筑红外辐射沥青混合料上面层(5)。
实施例2
本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结
构与实施例1相同，仅仅红外热辐射功能降温粉体不同。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料
的重量份数如下：TiO2 5份、ZnO 30份、MgO 60份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
实施例3
本发明的含有红外热辐射功能降温粉体的具有降低城市热岛效应型沥青路面结
构与实施例1相同，仅仅红外热辐射功能降温粉体不同。
本实施例中，红外热辐射功能降温粉体是以TiO2、ZnO和MgO为原材料制成；各原料
的重量份数如下：TiO2 10份、ZnO 20份、MgO 70份。
所述的红外热辐射功能降温粉体的制备方法同实施例1。
红外热辐射功能粉体的检测方法和结果与实施例1基本相同。
实施例4 基于红外辐射原理的降低城市热岛效应型沥青路面结构及其检测
在气温32.3℃下，将按本发明制作实施例1-3的长30cm×宽30cm试件与按常规沥
青混凝土路面结构制作的长30cm×宽30cm试件在太阳光照射下表面升温进行对比。
如图2所示，可看出在太阳光照射下降低热岛效应型沥青路面结构表面温度始终
低于常规沥青混凝土路面结构，其中实施例1的降温效果最佳，太阳光照射60min时实施例1
的降低热岛效应型沥青路面结构表面温度始终比常规沥青混凝土路面结构低6.1℃，说明
本发明具有明显的降温效果，用其铺装城市道路，能够缓解城市热岛效应，减少沥青路面病
害。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则
之内，所作的任何等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。