自愈合路面材料与技术

（1）基于诱导加热技术的自愈合路面材料

感应加热技术有2个先决条件： 沥青混 合料具有导电性、导 电填料连接 成闭合回路。 电磁感应加热是对沥青而非集料进行加热，具有加热迅速、能耗低的特点 。微波加热则需要材料具有一定的微波吸收性能，材料中的极性分子在微波能量辐射作用下不断运动碰撞，从而产生热能。通过诱导加热技术实现沥青快速自愈较为成熟，目前基于诱导加热技术的自愈合路面 材料的填料研究主要集中于钢纤维、钢渣、碳素材料等。钢纤维具有高导电率和导热率，是当今沥青诱导加热修复的主流材料。钢渣中的Fe3O4与铁能提升沥青混合料电磁感应的加热效率，掺入钢渣的骨料相比于传统骨料也表现出更好的微波吸收。Sun等根据红外图像、升温试验与三点弯曲愈合试验结果，通过每个愈合周期的最大断裂力与第1次断裂的最大断裂力之比计算愈合率，表明在微波加热条件下掺入钢渣比掺入钢纤维的沥青混合料具有更好的自修复性能。活性炭、炭黑、石墨等碳素材料作为微波吸收材料，具有良好的微波热效应，也是自愈合路面材料研究的热点。基 于诱导加热技术的自愈合路面材料可重复使用，使沥青材料进行多次愈合，但如何消除大面积路面加热的不均匀性仍是研究者需要解决的问题。

（2）基于微胶囊技术的自愈合路面材料

根据微胶囊技术自愈性增强机理，在沥青材料中使用的胶囊应具有以下特性：胶囊外壳材料具有良好的热稳定性、力学稳定性及界面稳定性，在沥青混合料生产施工过程中不会破裂，胶囊内部再生剂具有高流动性与低黏度，胶囊外壳破裂后能在毛细作用下迅速填充裂纹。

目前微胶囊外壳材料应用较多且效果较好的有2种：

①利用原位聚合法制备以氨基树脂（如脲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂）为外壳材料包裹再生剂的微胶囊；

②利用锐孔-凝固浴法使乳化稳定后的再生剂乳液被海藻酸钙包裹。

微胶囊囊内的再生剂主要是葵花籽油，Sun等根据动态剪切流变试验所得样品复数剪切模量变化计算自定义自愈指数，发现即使在-20℃的温度条件下葵花籽油微胶囊也能明显改善沥青路面的自愈合能力。微胶囊能对裂缝进行有效的定点消除，但相比于诱导加热技术，单个微胶囊仅能作用 一次，不利于自愈合性能的长久可持续发挥。

（3）其他自愈合路面材料

自愈合机制常见于生物医学、高分子材料、聚合物材料中，除上述常见的自愈合路面材料外，研究者们也在不断探寻新的沥青自愈增强材料。中空纤维材料模仿人类血管系统，将再生剂注入中空纤维中，其作用机理与微胶囊技术类似：裂纹发展使中空纤维断裂，再生剂通过毛细管作用进入裂纹修复作业面。纳米技术的发展使应用纳米级材料成为可能，纳米颗粒具有更大的比表面积、更快的扩散速度，能加速分子的随机运动，Amin等根据动态间接拉伸试验结果，表明在沥青中掺入3% 纳米SiO2能显著促进沥青材料的自愈性能。自修复紫外光活化聚合物则结合了自修复和聚合物改性2种方法，在紫外线照射下，基团重新键合从而触发沥青自修复过程，并能通过聚合物改性提高沥青性能。这些新型自愈合增强材料为沥青自愈合增强材料研究提供了新的理念与方向，随着科学技术的不断发展，也将出现更多新颖的自愈合路面材料。

（4）自愈合路面材料发展展望

基于微胶囊技术的自愈合路面材料路用性能在天津经济技术开发区2014年铺筑的试验路段上得到了验证，其沥青路面老化寿命延长了60%~70%。除了自愈合性能外，基于诱导加热技术的自愈合路面材料原理与导电沥青混凝土相似，其不仅可以用于路面微裂缝的自愈合，还能利用产生的热能实现道路的融雪化冰、道路内部结构损伤检测等。同时，利用废弃金属作为导电填料，能减少环境污染，保护生态系统循环安全。

沥青自愈合增强材料应具备对环境的友好性、能源利用的高效性、与沥青良好的相容性、提高沥青性能等特征，并可以与其他功能型路面发展方向结合，获得持久耐用的长寿命沥青路面。目前国内外学者对于自愈合试验及评价指标不够统一，可能影响其理论探索与实际应用。在沥青自愈合增强材料研发的基础上，应尽量完善沥青自愈合理论，并探索出合理的沥青自愈合评价体系，进而引导推进自愈合路面材料的工程运用。