论文部分内容阅读
在科技文明高度发达的今天，电动汽车加速普及，自动驾驶技术逐渐被人们接受，更新鲜、更清洁的智慧交通时代即将来临。
其实，高度发达的未来出行，离不开驾驶工具，更离不开道路。道路对我们爱车的寿命、对经济的发展、对环保的影响，远远超过我们的想象。
沥青替代材料
柔软的橡胶竟然可以铺设坚硬的道路！研究发现，轮胎长年累月地在沥青路面上行驶，会受到不同程度的磨损，但用废旧轮胎加工铺成的橡胶高速公路，其使用寿命几乎是传统高速公路的两倍，而且可以比传统公路安静50%！因为橡胶不像硬沥青那样容易膨胀和收缩，在高温下也不容易开裂，所以使用寿命比沥青的长。
塑料垃圾变废为宝，成为道路新星。印度政府曾经要求，城市道路建设用融化的塑料垃圾填平坑洼。这种要求启发了英国工程师托比·麦卡特尼，他很快成立了一家塑料道路建设公司，试图用塑料垃圾修建道路。最终麦卡特尼成功了！塑料瓶被研磨成颗粒状，将其与标准沥青混合，铺路的材料成本可降低25%，同时也实现了资源合理利用，减少了处理垃圾的额外花销。
还有一些研究人员用看似不可能的烹饪垃圾（如牡蛎豆、食用油），甚至咖啡渣来提高沥青的黏合力。用这种混合材料铺设道路，会减少新道路的碳含量（沥青以碳、氢元素为主）。虽然如此，可别指望很快就能在道路上闻到食物的香味，可食用的剩菜只能取代一小部分道路所需的黏性沥青，因为它们并不具备强抗磨损性，是没有办法大面积使用的。
道路黑科技
每过一年，人类都需要消耗更多的能源。据统计，到2050年，全球能源消耗量大约会增长25%，相当于每年要消耗近150亿桶石油，这会对地球的能源储备和自然环境都造成巨大的压力。所以，一些工程师想，为什么不从遍布世界各地的街道上去获得这些能量呢？
作为新能源和智慧交通相结合的最典型代表，位于山东济南的世界首条光伏高速公路就不得不提了。这条风靡全球的“太阳能公路”，实现了晒晒阳光就能发电、电动汽车边跑边充电、下雪还能自动融化路面积雪的“奇迹”。它的原理并不复杂，就像人们在夏天赤脚踩过柏油路会觉得“烫”一样，开阔的道路往往会吸收大量的阳光和热量。
专家介绍说，这种新型公路由三层构成：最表层是透光混凝土路面，具有高强度和超过90%的透光率;中层为光伏板，可利用路面在没有汽车通过时所吸收的太阳能发电;底层为绝缘层。三层结构的总厚度不超过3厘米。
光伏路面可以说是未来电动汽车移动充电的最佳载体。这种路面具有平整、抗滑、可发电和耐久的特征，可即时分享绿色能源，实现交通、能源、减排的整合。
会自我愈合的路
温度和湿度的变化导致道路出现裂缝，如何使高速公路自我修复呢？目前，科学家们正在研究各种形式的裂缝自动修补方式。
荷兰代尔夫特沥青公司的研究人员埃里克·施朗根用钢毛纤维做基质，将沥青表面变成一个巨大导体。当路面裂纹开始形成时，就用带着巨大磁铁的卡车在路上开过，这样金属就会受到磁铁的排斥力而收缩，从而自动修复道路裂缝。
到目前为止，荷兰人已经在10多条道路上采用了施朗根的设计，更先进的解决方案也正在酝酿之中。天津工业大学的苏俊峰曾与施朗根合作，将一种名为“回春剂”的、不断膨胀的“小胶囊”似的化学聚合物，撒在天津的几条街道上。因路面都有细小的裂纹，胶囊首先会卡在这些细小的裂纹中，每当裂纹开始向裂缝演变时，缝隙中的小胶囊就会膨胀，填满裂缝。事实证明，这种方法可以防止道路因小的裂缝影响行车安全，同时将裂缝变大的可能性降到最低，使老化的路面不再那么脆弱。
会喝水的路面
随着气候变暖，一些领土低于海平面的国家和地区不断受到极端气候的影响，洪水越来越大、越来越频繁。大水经常浸泡传统的沥青路面，使得道路受损严重。在一些大城市，由于早年的排水系统建设不足，每到暴雨天就会出现“车在水中游”的景象。另外，长时间大面积使用混凝土还会造成路面硬化，使本来吸收水分的土壤变得很难渗进水分，城市防洪工作更加艰巨。
为了解决这一难题，英国混凝土制造公司Lafarge Tarmac研制出了一款全新的，叫作Topmix Permeable的混凝土路面滲透系统。这种路面每平方米每分钟可以吸收1000升水，而相比之下，绝大多数混凝土路面每平方米每分钟只能渗透大约8.3升水。也就是说，新路面的排水能力是传统路面的120倍！如果将水倾倒在路面上，水不会向各个方向流动，而是迅速渗透到路面下，路面就像海绵一样。
那么全新透水路面是怎么建成的呢？
Topmix Permeable表面不直接使用砂石混凝土，而是首先将体积较小的花岗岩碎石拼接在一起，留下更大的缝隙让水流通过，形成表面穿透力极强的碎石层;然后中间是由较大的卵石铺成的储水层和相对松软的毛石底层;最后才是我们平常所见到的地下排水管道。这种路面的硬度和渗透性都可兼顾。
为了适应不同的路面需求，公司还设计了全渗透、半渗透和全阻隔三种不同的路面结构。全渗透指的是所有的水通过路面流入地下土层，比较适合用在降水充沛的湿润地区;半渗透指的是所有的水通过该路面进入附近的排水管道或者下水道，比较适合路面下的土层吸水性较差的地区;全阻隔是指所有的水透过路面后并不流入地下，而是流入地下预先埋設的储水系统，收集起来以作他用，比较适合气候干旱、对水资源回收利用需求较高的地区。
但这种路面有两个缺点：一是相较现在的沥青混凝土路面造价较高;二是不适合用在较寒冷的地区，因为路面下积水太多的话，会因冻裂而影响路面的坚固性。
其实，高度发达的未来出行，离不开驾驶工具，更离不开道路。道路对我们爱车的寿命、对经济的发展、对环保的影响，远远超过我们的想象。
沥青替代材料
柔软的橡胶竟然可以铺设坚硬的道路！研究发现，轮胎长年累月地在沥青路面上行驶，会受到不同程度的磨损，但用废旧轮胎加工铺成的橡胶高速公路，其使用寿命几乎是传统高速公路的两倍，而且可以比传统公路安静50%！因为橡胶不像硬沥青那样容易膨胀和收缩，在高温下也不容易开裂，所以使用寿命比沥青的长。
塑料垃圾变废为宝，成为道路新星。印度政府曾经要求，城市道路建设用融化的塑料垃圾填平坑洼。这种要求启发了英国工程师托比·麦卡特尼，他很快成立了一家塑料道路建设公司，试图用塑料垃圾修建道路。最终麦卡特尼成功了！塑料瓶被研磨成颗粒状，将其与标准沥青混合，铺路的材料成本可降低25%，同时也实现了资源合理利用，减少了处理垃圾的额外花销。
还有一些研究人员用看似不可能的烹饪垃圾（如牡蛎豆、食用油），甚至咖啡渣来提高沥青的黏合力。用这种混合材料铺设道路，会减少新道路的碳含量（沥青以碳、氢元素为主）。虽然如此，可别指望很快就能在道路上闻到食物的香味，可食用的剩菜只能取代一小部分道路所需的黏性沥青，因为它们并不具备强抗磨损性，是没有办法大面积使用的。
道路黑科技
每过一年，人类都需要消耗更多的能源。据统计，到2050年，全球能源消耗量大约会增长25%，相当于每年要消耗近150亿桶石油，这会对地球的能源储备和自然环境都造成巨大的压力。所以，一些工程师想，为什么不从遍布世界各地的街道上去获得这些能量呢？
作为新能源和智慧交通相结合的最典型代表，位于山东济南的世界首条光伏高速公路就不得不提了。这条风靡全球的“太阳能公路”，实现了晒晒阳光就能发电、电动汽车边跑边充电、下雪还能自动融化路面积雪的“奇迹”。它的原理并不复杂，就像人们在夏天赤脚踩过柏油路会觉得“烫”一样，开阔的道路往往会吸收大量的阳光和热量。
专家介绍说，这种新型公路由三层构成：最表层是透光混凝土路面，具有高强度和超过90%的透光率;中层为光伏板，可利用路面在没有汽车通过时所吸收的太阳能发电;底层为绝缘层。三层结构的总厚度不超过3厘米。
光伏路面可以说是未来电动汽车移动充电的最佳载体。这种路面具有平整、抗滑、可发电和耐久的特征，可即时分享绿色能源，实现交通、能源、减排的整合。
会自我愈合的路
温度和湿度的变化导致道路出现裂缝，如何使高速公路自我修复呢？目前，科学家们正在研究各种形式的裂缝自动修补方式。
荷兰代尔夫特沥青公司的研究人员埃里克·施朗根用钢毛纤维做基质，将沥青表面变成一个巨大导体。当路面裂纹开始形成时，就用带着巨大磁铁的卡车在路上开过，这样金属就会受到磁铁的排斥力而收缩，从而自动修复道路裂缝。
到目前为止，荷兰人已经在10多条道路上采用了施朗根的设计，更先进的解决方案也正在酝酿之中。天津工业大学的苏俊峰曾与施朗根合作，将一种名为“回春剂”的、不断膨胀的“小胶囊”似的化学聚合物，撒在天津的几条街道上。因路面都有细小的裂纹，胶囊首先会卡在这些细小的裂纹中，每当裂纹开始向裂缝演变时，缝隙中的小胶囊就会膨胀，填满裂缝。事实证明，这种方法可以防止道路因小的裂缝影响行车安全，同时将裂缝变大的可能性降到最低，使老化的路面不再那么脆弱。
会喝水的路面
随着气候变暖，一些领土低于海平面的国家和地区不断受到极端气候的影响，洪水越来越大、越来越频繁。大水经常浸泡传统的沥青路面，使得道路受损严重。在一些大城市，由于早年的排水系统建设不足，每到暴雨天就会出现“车在水中游”的景象。另外，长时间大面积使用混凝土还会造成路面硬化，使本来吸收水分的土壤变得很难渗进水分，城市防洪工作更加艰巨。
为了解决这一难题，英国混凝土制造公司Lafarge Tarmac研制出了一款全新的，叫作Topmix Permeable的混凝土路面滲透系统。这种路面每平方米每分钟可以吸收1000升水，而相比之下，绝大多数混凝土路面每平方米每分钟只能渗透大约8.3升水。也就是说，新路面的排水能力是传统路面的120倍！如果将水倾倒在路面上，水不会向各个方向流动，而是迅速渗透到路面下，路面就像海绵一样。
那么全新透水路面是怎么建成的呢？
Topmix Permeable表面不直接使用砂石混凝土，而是首先将体积较小的花岗岩碎石拼接在一起，留下更大的缝隙让水流通过，形成表面穿透力极强的碎石层;然后中间是由较大的卵石铺成的储水层和相对松软的毛石底层;最后才是我们平常所见到的地下排水管道。这种路面的硬度和渗透性都可兼顾。
为了适应不同的路面需求，公司还设计了全渗透、半渗透和全阻隔三种不同的路面结构。全渗透指的是所有的水通过路面流入地下土层，比较适合用在降水充沛的湿润地区;半渗透指的是所有的水通过该路面进入附近的排水管道或者下水道，比较适合路面下的土层吸水性较差的地区;全阻隔是指所有的水透过路面后并不流入地下，而是流入地下预先埋設的储水系统，收集起来以作他用，比较适合气候干旱、对水资源回收利用需求较高的地区。
但这种路面有两个缺点：一是相较现在的沥青混凝土路面造价较高;二是不适合用在较寒冷的地区，因为路面下积水太多的话，会因冻裂而影响路面的坚固性。