欢迎进入四川省公路学会网站!今天是

扫一扫,关注微信

科普活动

您的位置: 网站首页 > 科普活动 > 科普教育

未来公路建筑技术的前沿科技

来源:发布者 筑龙路桥     阅读次数:29     发布时间:2015-05-27

【编者按】 信息技术的快速发展将为公路建设带来难以想象的科学技术方法。本文摘录的筑龙路桥《聚焦十大未来建筑技术,工程人自己的前沿科技》博文中有关公路建设技术的片段,可供公路科技工作者思考。

自修复混凝土

混凝土有廉价和广泛适应性等优点,但也容易开裂,在极热和极冷环境下抗压性能会恶化。过去修复有裂缝的混凝土的唯一途径就是修补它、加强它,或者把它敲下来从头开始。        

2010年, 罗德岛大学的研究生和化学工程教授创建了一种新型“智能”混凝土,可以“智能”修复自身的裂缝。这是因为混凝土混合物中嵌入了微型水玻璃胶囊。当裂纹产生时,胶囊破裂并释放一种凝胶状愈合剂,变硬填补空隙,实现自我修复。

其他研究人员利用细菌或嵌入玻璃毛细管或聚合物微胶囊达到类似的效果。然而, 罗得岛大学的研究人员认为他们的方法是最划算的。

延长混凝土的寿命能带来巨大的环境效益。目前世界范围内的混凝土生产占全球二氧化碳排放的5%。智能混凝土不仅会使我们的结构更安全,也可以减少温室气体的排放。

碳纳米管

碳纳米管具有比地球上其它任何材料都高的比强度,可以拉伸超过厚度的一百万倍。一纳米(nm)只有一米的十亿分之一,科学家和工程师通过使用电子束光刻技术等尖端技术,已经成功的创造出壁厚只有1 nm的碳纳米管。当大的粒子变小时,其比表面积在不断增加。这些碳纳米管具有比地球上其它任何材料都高的比强度,可以拉伸超过厚度的一百万倍。碳纳米管的质量之轻和强度之高,使它们可以嵌入到其他金属、混凝土、木材和玻璃等建筑材料中来增加材料密度和抗拉强度。工程师们甚至尝试在建筑材料加入纳米传感器,这样可以在材料破裂和开裂之前监测出来。

透水混凝土

较大颗粒和缺砂透水沥青产生很多相互联通的空隙,允许水通过地表,可以减少雨水径流。当暴风雨袭来,会有成片的雨水落下来,浇落到马路、便道和停车场上,冲刷起大地表面的碎屑和污染物,把汽油这些潜在危险化学品直接冲到下水道和溪流中。美国环境保护署(EPA)已经确认城市地区的雨水径流是水质污染主要来源。自然有自己的方式,从雨水中过滤有毒物质。土壤是一个巨大的过滤器滤掉金属和其他无机物质。随着雨水的向下渗透穿过土壤层,微生物和植物根系吸收了过量的化学物质(来源:ESA)。了解这点后,工程师们创造出了一种新型的透水混凝土,它可以使雨水透过道路进入土壤,让大自然做它的过滤工作。

透水混凝土由较大颗粒的岩石和沙子组成,使道路中有15至35%的开放空隙。透水混凝土的石板铺设在砾石或其他多孔基材之上,这样雨水会流入下面的土壤中。透水混凝土是停车场上沥青的一个很好的替代品。它不仅可以显著减少径流,其浅颜调还可以反射阳光,在夏天保持凉爽。

气凝胶隔热材料

放在樱花上的气凝胶碳海绵,它比氦气还轻,却可以吸收自重250-900倍的油。

气凝胶是地球上最低密度的物质之一,是一种泡沫状固体材料,尽管几乎轻如空气确保有固定形状。有的气凝胶的密度只有空气的三倍,但通常气凝胶是空气的15倍重。

你可能会认为凝胶是如发胶一般湿湿的物质。实际上气凝胶是通过排除凝胶中的液体制得的。除去99%到90%的空气以外,剩下的只是二氧化硅结构。气凝胶是几乎没有重量,但是可以拉长成薄片气凝胶织物。在建设项目中,气凝胶织物具有“超强隔热”的特性。其多孔结构使热量很难通过。测试表明气凝胶织物的隔热能力是传统的玻璃纤维或泡沫绝缘材料的两到四倍。一旦价格适中,它就可以广泛应用于建筑。

温控反应瓷砖

利用一个叫热致变色染料的科学奇迹,Hypercolor的设计师制出可以根据体温改变颜色的T恤。广告中这T恤衫看起来超级酷和性感:你的女朋友会把她热的手放在你的胸部,留下一个发光的标志。但在现实中你的身体最热的部分通常是你的腋窝。发光的腋窝可不那么超级性感。

一家名为移动颜色( Moving Color)的公司生产着一种玻璃装饰瓷砖,瓷砖表面涂覆一种热致变色染料,可以像“活着”一般随表面温度发生变化。在室温下,瓷砖是一个光滑的黑色,但当你接触到瓷砖或者有光直射或温水接触时,瓷砖颜色就像北极光一样转变成彩虹般的蓝色、绿色和粉红色。最酷的应用一定是变色浴室了。对于移动颜色公司的好消息是房子可没有令人尴尬的腋窝。

智能公路

如果我们发明出可以给新能源汽车无线充电的道路,那我们就不再需要铺满太阳能电池板的汽车了。一家新西兰公司已经建成一个大型“能源垫”,可以给停着的电动车无线充电。下一步就是将无线充电技术嵌入到实际路面里,这样电动汽车可以在行进中充电,而不会再需要充电站!

其他有趣的想法也可能在将来实现,比如路面吸收阳光发电,或者更酷的是把压电材料嵌入道路,捕捉过往车辆的振动能,并将其转换为可用的能源。


科普活动

Technical training
项目在线申报