老化、疲劳是沥青路面主要损坏形式,是造成沥青路面开裂、渗水、松散、坑洞等病害的始作俑者。目前采用的灌缝、喷洒再生剂、路面再生等技术是产生病害后处治措施,能否从“亡羊补牢”式的维修转变为“未雨绸缪”的前瞻式预防,即在沥青路面诞生时就为其服下抑制老化疲劳的“抗生素”呢?
近年来,在国家自然科学基金、上海市教委创新计划、同济大学青年优秀人才培养行动计划等项目支持下,同济大学交通运输工程学院孙大权教授、朱兴一副研究员带领团队开展了沥青材料自愈合机理与增强技术研究,已在《Construction and Building Materials》、《Colloid and Polymer Science》、 《Computational Materials Science》等期刊发表多篇高水平学术论文,并申请了沥青自愈合微胶囊发明专利。该沥青自愈合胶囊是一种内含再生剂、粒径50~100微米的新型材料,当沥青老化或疲劳造成沥青路面产生微裂缝时,会引发微胶囊囊壁破裂进而释放再生剂,在毛细扩散的作用下再生剂流动、扩散,实现裂缝的愈合以及老化沥青性能的恢复。
图1 沥青自愈合微胶囊
2016年11月,孙大权教授团队研发的沥青自愈合胶囊在上海奉海公路成功应用,实现了自愈合沥青路面的大规模工程实践。自愈合微胶囊在沥青路面萌生微裂缝初期即可自动响应并主动修复,从而避免了微裂缝的扩展和宏观裂缝的产生,对于提高沥青路面的使用寿命和服务水平、降低养护和维修成本具有重要意义。沥青自愈合微胶囊的成功研发与应用,为长寿命、高性能沥青路面提供了全新的技术措施,开启了建设“智能路面”的新篇章。另据悉,该团队指导的大学生竞赛项目(增强沥青路面自愈合能力的微胶囊)获得2016年创青春全国大学生创业大赛上海市银奖,显著提升了大学生科技创新创业能力。
图2 投放沥青自愈合微胶囊