黑色瀝青路面具有很強的吸收太陽能的能力，利用瀝青路面吸收太陽能成為一項新型的能源利用技術(shù)。此外，在低溫冰雪天氣中，亦可用夏季收集并儲存的熱量來給建筑物供暖和加熱道路以融雪化冰，實現(xiàn)熱量的跨季節(jié)應用。因此，該技術(shù)不僅可以大大緩解我國能源緊張的狀況并提高道路交通的安全暢通程度，而且還可以有效降低路面溫度和緩解城市熱島效應，減輕夏季高溫天氣中車轍、推移、泛油等病害。瀝青道面換熱器是實現(xiàn)太陽能集熱和融雪過程的關(guān)鍵構(gòu)造體，在實現(xiàn)并提高集熱和融雪功能之前必須保證道路本身的功能和路用性能。本書從以下八個方面做了研究和分析及應用。

　　第一，本書提出了集熱和融雪化冰瀝青道路的結(jié)構(gòu)形式，對集熱和融雪用瀝青路面建筑材料進行了設計和制備，包括用復合導熱相填料制備傳導瀝青膠漿和傳導瀝青混凝土、利用頁巖陶粒制備隔熱層瀝青混凝土等；同時，對瀝青路面建筑材料的力學性能進行了系統(tǒng)試驗和優(yōu)化研究，評價導熱相填料對瀝青膠漿和瀝青混凝土性能的影響，檢驗了頁巖陶粒瀝青混凝土的路用性能。

　　第二，基于傳熱學和氣象學的基本原理，分析瀝青路面太陽能集熱及融雪的傳熱機理和熱工過程，解析影響瀝青路面集熱和融雪的路面材料、結(jié)構(gòu)特性和環(huán)境氣候條件等基本概念，界定影響瀝青混凝土路面換熱的關(guān)鍵參數(shù)；對復合材料的各種導熱模型進行歸納和總結(jié)，采用瞬態(tài)平板熱源法精確測量瀝青膠漿及瀝青混凝土的熱學參數(shù)，確定了傳導瀝青膠漿和瀝青混凝土的導熱機理；提出適合傳導瀝青膠漿和瀝青混凝土導熱系數(shù)的計算預估模型。

　　第三，在設定的凍融條件下進行多次凍融循環(huán)試驗，研究傳導瀝青混凝土性能的變化規(guī)律，評價傳導瀝青混凝土耐水溫耦合沖擊的性能；模擬路面結(jié)構(gòu)制備了組合式車轍板，采用結(jié)構(gòu)自診斷的方法評價溫度的重復變化對混凝土性能及路面功能的影響；提出了適合傳導瀝青混凝土抗水溫耦合沖擊的檢測方法和指標。

　　第四，參考相關(guān)標準并結(jié)合瀝青混凝土制備和成型的實際情況對混凝土太陽能集熱和融雪的室內(nèi)試驗裝置進行設計；建立了一個瀝青混凝土換熱大板來模擬路面的融雪，利用低溫流體加熱瀝青路面在冰雪天氣中進行融雪研究，主要通過實驗測量融雪率、基本特征點的溫度變化、融化時間以及表面溫度場等數(shù)據(jù)，討論實際道路管道融雪化冰的熱工特性和融化規(guī)律，對融雪過程進行性能評價。

　　第五，通過集熱試驗驗證了試驗裝置和方法能模擬集熱條件，同時進行瀝青混凝土試塊溫度場測試；測試結(jié)果的精度滿足室內(nèi)可控條件下對瀝青混凝土太陽能集熱性能評價的要求。根據(jù)瀝青路面所處的實際氣候條件，借助實驗裝置模擬氣候條件在室內(nèi)對路面溫度場進行測量；獲得瀝青路面溫度的變化過程、溫度的垂直分布、溫度變化速率以及溫度梯度等結(jié)果。在室內(nèi)和大氣環(huán)境中利用瀝青混凝土換熱板進行太陽能集熱試驗，測量集熱器內(nèi)部溫度的變化過程；評價不同流量對降低路面溫度的效果以及路面初始溫度對路面升溫過程的影響。

　　第六，利用有限元軟件ANSYS對傳導瀝青路面融雪性能進行優(yōu)化設計。傳導瀝青路面融雪化冰時間與瀝青混凝土材料導熱系數(shù)呈冪指數(shù)關(guān)系；埋管越深，提高瀝青混凝土的導熱系數(shù)對融雪化冰效果越明顯。傳導瀝青路面中的換熱管道可根據(jù)瀝青鋪裝層的厚度分兩種方式進行布置［瀝青混凝土導熱系數(shù)≥3��0W/(m·℃)］：①埋管深度為10cm時，埋管間距為0��1m；②埋管深度為4cm時，埋管間距為0��15m。

　　第七，通過對傳導瀝青路面在夏季炎熱條件下溫度場分布研究得出：瀝青路面最高溫度出現(xiàn)在路表以下2cm處。傳導瀝青混凝土材料的選擇可使瀝青路面最高溫度降低3��8%以上。在換熱管道內(nèi)通入助冷劑(水)可有效降低道路表面及內(nèi)部溫度。對于導熱系數(shù)為3��0W/(m·℃)的傳導瀝青路面而言，夏季在換熱管道內(nèi)通入助冷劑(25℃水)可使道路表面溫度降幅達20%以上。

　　第八，采用有限元軟件ABAQUS對埋管型傳導瀝青路面在移動荷載作用下的黏彈性響應進行研究，得出了將瀝青混合料黏彈性本構(gòu)關(guān)系轉(zhuǎn)換為Prony級數(shù)的方法。無論是埋有換熱管道的傳導瀝青路面還是普通瀝青路面，在行車荷載作用下最大拉應變均發(fā)生在鋪裝層下面層底部。換熱管道可有效削弱中面層底部產(chǎn)生的最大拉應變。道路結(jié)構(gòu)埋管與否以及埋何種換熱管道對路面疲勞壽命影響不大，埋管型傳導瀝青路面可按普通瀝青路面設計方法進行設計。