在中國大部分地區，夏季的最高氣温能到達35℃以上。瀝青路面色澤黑，在炎熱的夏季其温度達到60～70℃。在交通荷載作用下，高温將加速瀝青路面車轍的產生。研究表明：當瀝青路表温度低於55℃時，車轍將限制在毫米級範圍內；而當表面為55～70℃，將產生嚴重的車轍損害。同時，高温的瀝青路面對城市道路沿線熱物理環境會產生不良影響，加劇了城市“熱島效應”。因此，降低瀝青路面的高温，將有效減少瀝青路面車轍病害，緩解城市“熱島效應”。
目前，在瀝青路面降温措施中，常採用保水型路面、熱阻式路面、彩色瀝青路面和熱反射層路面。由於前3種類型路面的價格成本較高，目前越來越多的學者研究製備瀝青路面的熱反射層材料，通過增加對太陽光的反射率以降低表面的温度。Syneefa等研究了5種不同顏色的塗層，試驗結果表明任何顏色塗層均比普通瀝青路面反射率高，最大可降低12℃；梁滿傑分析了各個因素對瀝青路面表面熱平衡温度的影響，並通過室外試驗測試，得出熱反射塗層的降温幅度最大可達12℃；馮德成等開發出一種瀝青路面太陽熱反射塗層，可降低瀝青路面表面温度10℃左右；沙愛民等分析了熱反射路面的工作原理及降温效果，發現增加路面的反射率可以有效降低路面温度；路俊傑用A樹脂、TiO2、碳黑配製熱反射塗料，並評價了其工作性質、降温效果和抗滑性能，發現該塗料性能符合規範要求，降温幅度可達7℃；張洪華等通過室內室外試驗比較了兩種塗層的降温效果，分別達9和7℃。目前對瀝青路面熱反射層材料的評價多數為降温效果，而對該材料應用於瀝青路面後，對駕駛員造成的眩光以及駕駛員對標誌標線的辨識性研究較少。因此，以道路安全為原則，該文研製一種降温明顯的熱反射層材料，並評價其應用於瀝青路面的路用性能。
熱反射層材料的製備
材料的選擇與配比
瀝青路面熱反射層材料主要是通過增大對太陽光的反射率以降低路表的温度。一般的熱反射材料由溶劑、顏料、填料、助劑、功能填料和抗滑材料6部分組成。衡量熱反射塗層的反射能力用散射率來表示，散射率越高，反射能力越強，因此必須採用折射係數高的顏料和折射係數低的基料。該研究選擇硅丙乳液作為基料；採用空心玻璃微珠作為功能填料，既能夠增加反射率，又能夠阻止熱量的傳遞；綜合考慮無機顏料對可見光和紅外線光的吸收率、市場上應用率以及顏色對駕駛員舒適性和環境協調性的影響，該文選擇綠色的Cr2O3，紅棕色的Fe2O3，白色的TiO2作為着色顏料；採用陶瓷顆粒作為抗滑材料；其他材料如表1所示。
製備流程
製備熱反射層材料的流程如圖1所示。
(1)將溶劑預先添加到反應釜中，並分次添加助劑和顏料與填料的混合物，高速攪拌成半成品。其中，顏料和填料事先分次混合添加。
(2)將中空微珠一次添加到半成品中，並低速攪拌後，按照不同顏色裝瓶。
(3)取不同綠白或者紅白比例（1∶0～1∶7）的熱反射層材料混合攪拌，並均勻塗布於馬歇爾試件表面。
(4)立刻在試件表面上均勻撒佈一層陶瓷顆粒，晾乾。
視覺安全評價
熱反射層材料塗布於瀝青路面表面後，改變了原有表面的顏色。當熱反射層材料顏色的亮度過大，將對駕駛員產生眩光的不利影響；另外，若熱反射層材料的顏色和路面的黃色標線或者紅色標線相近，可能降低駕駛員對路面標誌標線的辨識性，影響行駛安全。綜上考慮，研發的熱反射層材料的顏色應該滿足明度、標誌標線辨識性的要求。
性能評價
降温效果
(1)太陽自然光
試驗前一天，將試驗組的各試件放置於瀝青路面(對照組)上，融入整個自然環境中。待第二天中午，採用接觸式測温儀(量程為0～100℃，精度為0．1℃)實測對照組和試驗組的表面温度。試驗結果採用多次測量並取平均值的方法。結果表明：瀝青路面温度為43℃，各試驗組的降温幅度如圖4所示。
由圖4可見：紅色和綠色的瀝青路面熱反射層材料的降温明顯，能降低6．5℃以上；且隨着白色比例的增加，降温幅度也增加，這表明白色成分對太陽光的反射率更大。
(2)模擬自然光
為了得到不同對照組温度下的降温效果，採用模擬太陽光燈泡進行室內模擬試驗。當對照組的温度分別為50、55、60、65℃時，試驗組的降温效果見圖5。
由圖5可見：隨着白色成分的增加，熱反射層材料的降温效果增加；且隨着對照組温度的增加，降温幅度增加，但是增加幅度變緩，這表現為對照組的温度分別為60℃和65℃時，降温效果相差不大，但在50℃和55℃時效果差異明顯。在65℃時，紅色和綠色的熱反射層材料能降低温度11℃以上，這表明試驗研究的熱反射層材料的降温效果良好。
耐久性評價
目前熱反射層材料的耐久性評價主要針對的是荷載作用和環境作用兩個方面。由於該文的顏料材料採用無機物，試驗和理論研究均表明該類材料相比於有機類的熱反射層材料，其抵抗自然環境作用的能力更強。因此，該文主要針對熱反射層材料應用於瀝青路面時承受車輛輪胎磨耗的耐久性問題。隨着車輛輪胎的反覆磨耗，一方面熱反射層材料本身的質量會被行駛的輪胎帶走；另一方面黑色的輪胎顆粒將附於表面而降低熱反射材料的降温效果。因此，該文采用MLS33加速加載機評價熱反射層材料的耐久性。
MLS33加速加載機每天模擬5萬次0．7ＭＰａ的交通輪胎的作用，在60℃對照組温度下，該材料的降温效果衰減百分比如圖6所示。總體上看，隨着輪載次數的增加，降温效果均勻下降；當加載到40萬次時，降温效果僅為刷塗時的15％。這表明：熱反射層材料的應用，必須考慮其耐久性的影響；而實際應用時可反覆多次刷塗，增強降温效果。
滑性評價
瀝青路面熱反射材料的應用，由原來的瀝青路面－車輛輪胎的接觸表面，改變為熱反射層表面－車輛輪胎，故該材料的使用需要滿足路面的抗滑性要求。規範中採用擺式儀法對瀝青路面抗滑性的要求是擺值BPN＞45。該文將熱反射層材料刷塗於車轍板的表面，利用擺式儀測量試驗組和對照組的BPN值如圖7所示。
由圖7可見：由於表面撒佈了一層陶瓷顆粒作為抗滑物質，塗有熱反射層材料的試件比對照組的BPN值高，可達70左右，高於規範要求的45，故該文開發的材料能滿足瀝青路面的抗滑要求。隨着輪載作用次數的增加，BPN值的變化如圖8所示。開始階段，由於熱反射層表面較大的抗滑顆粒的存在，使得與輪胎的有效接觸面積較少，當輪胎作用次數增加，較大抗滑顆粒被磨耗，抗滑能力下降的同時，輪胎與材料的有效接觸面積增加，因此在作用了10萬～15萬次之後，BPN值逐漸增大；但隨着輪載作用次數的繼續增加，抗滑顆粒逐漸減少，導致BPN值持續下降，並在35萬次時，降低到45，熱反射層材料的抗滑性失效；此時對應的降温效果衰減為原來的25％，降温效果也不明顯。
結論
(1)該文研製了紅色、綠色和白色3種顏色的瀝青路面熱反射層材料，並根據摻入白色成分的不同，獲得了不同紅白比例、綠白比例的熱反射層材料應用於瀝青路面的降温效果。
(2)為了保證駕駛員不眩光以及滿足標誌標線的可辨識性，採用標準光源箱分析各試件的顏色，並通過問卷調查的方式確定能在道路上使用的材料為紅白比例1∶1～1∶5、綠白比例為1∶1～1∶4。
(3)室外試驗和室內模擬試驗均表明：所研發的熱反射層材料降温明顯，可降温11℃以上。
(4)利用MLS33加速加載設備評價熱反射層材料的耐久性，結果表明耐久性影響不可忽略，實際應用時可反覆多次刷塗，增強降温效果。
(5)熱反射層材料的抗滑性能良好，並可承受35萬次輪胎的磨耗。
