本文属于类型b：一篇综述性科学论文。以下是为中国读者撰写的学术报告。

报告题目：相变材料在冬季沥青路面融雪抗冰应用的研究综述与前景展望

作者与发表信息

本文由李阳、胡耀波、肖洪清三位作者共同撰写，作者单位均为葛洲坝集团交通投资有限公司。该论文发表于期刊《交通节能与环保》（英文刊名未提供，中文刊号CN 10-1261/U）2024年第3期，文章编号为1673-6478（2024）03-0148-05。论文的英文标题为“Analysis on the Application of Phase Change Materials in Winter Asphalt Pavement”。

论文主题

本文的核心主题是探讨将相变材料（Phase Change Materials, PCMs）应用于冬季沥青路面，以实现主动调温、预防或减少路面结霜结冰的可行性、研究重点及应用前景。论文通过对现有文献的调研，系统梳理了主动融雪化冰路面的主要技术类型，重点分析了相变材料在沥青路面应用中的原理、现状、挑战及未来研究方向。

主要观点阐述

观点一：传统除冰雪方法存在显著弊端，发展主动融雪化冰路面技术具有重要社会与经济价值。 论文开篇即指出，冬季低温雨雪气候导致沥青路面抗滑性能下降，引发交通安全事故。目前广泛使用的传统方法，如人工除雪、机械铲雪和喷洒化学融雪剂，均属于“被动式”方法，存在效率低下、影响交通、腐蚀路面结构与车辆、污染土壤及地下水等严重问题。因此，开发能够“主动”从路面内部消除冰雪的技术，对于提升道路安全、减少环境危害、降低长期维护成本具有迫切的现实需求和广阔的应用前景。这一观点构成了全文研究的出发点和立论基础。

观点二：现有主动融雪化冰路面技术各具特点，但均存在一定的局限性，尚未成为普适性解决方案。 作者通过文献综述，将主动融雪化冰路面归纳为三大类，并逐一分析了其原理与优缺点： 1. 自应力弹性铺装路面：通过在沥青混合料中掺加（填充式）或表面镶嵌（镶嵌式）橡胶颗粒等弹性材料，利用车辆荷载使冰层因受力不均而破碎。其优点是经济性好、施工相对简单。但缺点在于融冰效果受降雪环境和交通量影响而不稳定，且镶嵌式铺装可能存在颗粒脱落导致路面耐久性下降的问题。 2. 低冰点路面：将具有降低冰点功能的材料（如蓄盐材料）掺入混合料，在冰雪作用下有效成分析出，降低积雪冰点以实现融化。该技术在某些工程中应用效果良好，但主要缺点是融雪材料的有效寿命有限，制约了其大面积推广应用。 3. 能量转化型路面：利用外部能量输入转化为热能进行融雪，主要包括： * 流体加热融雪路面：在路面下埋设管道，循环加热介质（如乙二醇溶液）进行热传导。 * 热管融雪路面：利用热管原理，无动力循环介质，将地下土壤热量输送至路面。 * 电热转换融雪路面：包括导电混凝土路面和预埋电缆加热路面，通过电能产生热能。 这类技术的融雪效果可靠，但共同缺点是需要在道路建设期预埋大量管线或设备，施工复杂、成本高昂，且运行阶段需要持续消耗能源（如电能或泵送动力）。

通过对以上技术的对比，论文指出，尽管主动融雪技术展现了潜力，但仍需寻找一种更高效、持久、环保且易于实施的解决方案，从而引出了相变材料这一研究方向。

观点三：相变材料基于其相变储热与释热的物理特性，为沥青路面冬季调温与融雪抗冰提供了创新的技术途径。 论文详细阐述了相变材料（PCMs）的工作原理。相变材料在温度变化时发生物相转变（如固-液相变），在此过程中会吸收或释放大量的潜热，而自身温度保持相对恒定。将相变材料掺入沥青路面后，其工作机理可描述为：在白天或有日照时，路面温度升高，相变材料吸收并储存太阳能（或环境热）转化为潜热；在夜间或降温时，环境温度低于相变点，材料发生逆相变，将储存的热量释放给路面，从而延缓路面降温速率，提高路面温度，达到抑制或延缓结霜结冰的目的。这种“削峰填谷”式的温度调节方式，不依赖外部持续能源输入，属于一种被动式但主动调温的技术，具有节能环保的潜在优势。

观点四：国内外关于相变材料在沥青路面中应用的研究已取得初步进展，但总体仍处于理论与技术探索阶段。 作者梳理了相关领域的研究现状： * 国内研究：主要集中在建筑领域，针对沥青路面的应用研究相对较少。已有研究侧重于探索相变材料对沥青及混合料基本性能的影响（如刘松涛、荣建国、汪莎莎等），尝试将相变材料作为温控介质应用于发热路面系统以改善温度场分布（霍曼琳等），以及研究特定相变材料（如正十二烷、正十四烷）的掺量对融雪抗冰效果的影响（林飞菲）。这些研究为后续工作奠定了基础，但距离形成成熟的工程应用技术尚有距离。 * 国外研究：如Bryan等人的研究表明，添加相变材料可以显著降低沥青路面的降温速率；Farah等人分析了相变材料应用的可行性；Kakar等人的研究则指出相变材料有助于改善路面温度变形，为减轻路面病害提供了新思路。 综合来看，当前研究普遍关注相变材料的调温效果和路用性能影响，表明该方向具有可行性，但系统性、深入性的工程化研究，特别是长期性能和环境适应性研究仍需加强。

观点五：成功将相变材料应用于沥青路面的关键在于严格筛选与处理材料，并系统评估其综合性能。 这是论文的核心技术部分，作者提出了详尽的研究框架与重点。 1. 相变材料的筛选要求：论文列出了七项关键技术要求，包括：较大的相变潜热（以保证调温能力）、适宜的相变温度（需与环境温度匹配，通常在冰点附近）、良好的导热性（保证热量传递效率）、优异的相变循环稳定性与热稳定性（经受住长期使用和沥青拌和高温的考验）、与沥青混合料的化学兼容性（不发生有害反应）、以及经济环保性。 2. 相变材料的选择与封装：在各类相变材料中，固-液相变材料因相变潜热高、体积变化小而被认为是最可行的。然而，直接掺入液态相变材料会导致泄漏和影响沥青性能，因此必须进行封装处理。主要封装方式有两种：一是利用多孔载体材料（如硅藻土、陶粒）进行吸附定型，形成定形相变材料；二是进行微胶囊化封装，形成具有核壳结构的胶囊化相变材料，以有效防止泄漏。 3. 路用性能的系统研究重点：论文构建了一个全面的评估体系： * 基础性能研究：需测试相变沥青混合料的常规技术指标（针入度、软化点、延度）、储热性能（使用差示扫描量热仪DSC）、化学稳定性（红外光谱分析）、高温稳定性（热重分析TGA）及耐久性（相变参数循环测试）。 * 路用性能研究：必须评估其对沥青混合料关键工程性能的影响，包括高温稳定性（通过车辙试验）、低温抗裂性（通过弯曲试验）和水稳定性（通过冻融劈裂试验）。确保掺入相变材料不会损害路面的基本承载能力和耐久性。 * 温度调控与融雪效果验证：需要从室内模拟（升降温循环设备）、室外模拟（铺设测试板并埋设温度传感器）到现场试验段铺设，层层递进地验证其实际调温及融雪化冰效果。 * 适用气候区域界定：相变材料的效能依赖于吸收太阳能，因此其应用受气候条件限制。论文结合《公路沥青路面施工技术规范》的气候分区和郑景云等人的中国气候区划研究，初步将适用区域框定在冬冷区与冬温区（极端最低气温 > -21.5℃），对应的具体气候类型主要为北亚热带及中亚热带地区。这为技术的针对性应用提供了地理依据。

观点六：将相变材料应用于沥青路面是解决特定区域冬季路面冰冻问题的一种富有前景的新思路，但需进行大量深入的研究与验证。 在结论部分，作者总结认为，相变材料调温路面在改善冬季路面使用性能、延长路面寿命、提高行车安全方面潜力巨大。然而，这并非一项成熟的技术。全文实质上是一份指向未来的“研究路线图”或“技术可行性分析报告”，而非展示已完成的具体研究成果。它清晰地指出了从材料筛选、封装、性能测试到效果验证、区域适配等一系列需要重点攻克的研究环节。

论文的意义与价值

本文的主要意义与价值体现在以下几个方面： 1. 系统性综述：首次在国内期刊上较为系统地将“相变材料”与“冬季沥青路面融雪抗冰”这一具体工程问题相结合进行综述，梳理了技术背景、原理和不同类型主动融雪技术的优劣，为相关领域的研究者和工程技术人员提供了清晰的背景认知和技术对比。 2. 提出明确的技术路径：论文超越了泛泛的介绍，深入到了技术实施的核心难点——材料筛选与性能评估，提出了非常具体且具有可操作性的研究框架和技术指标要求，对后续的实证研究具有直接的指导意义。 3. 界定应用边界：创新性地结合气候区划，初步明确了该技术的潜在适用地理范围，避免了技术推广的盲目性，体现了科学研究的严谨性和工程应用的务实性。 4. 引领研究方向：作为一篇由企业技术单位研究人员撰写的论文，它反映了工程一线对新技术、新材料解决实际问题的迫切需求，同时也指明了相变材料在道路工程中一个极具价值的应用方向，有望激发更多的跨学科（材料、热工、道路）研究与合作。

这篇论文是一篇具有前瞻性、指导性和系统性的综述，它不仅总结了现状，更重要的是规划了未来将相变材料成功应用于冬季沥青路面所需攻克的关键科学与技术问题，对于推动该领域从实验室走向工程实践具有重要的参考价值。