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公路上的黑科技

时间:2023/11/9 作者: 读者·校园版 热度: 20631
清枞

  

  

  

  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设的储水系统,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。
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