本书介绍了由超疏水仿生材料制备得到的超疏水抗凝冰功能层在公路路面防覆冰领域（包括水泥混凝土路面和沥青路面）的研究与应用。全书内容主要包括：绪论，超疏水路面防覆冰理论，超疏水水泥混凝土路面结构、材料与性能，超疏水沥青路面的结构、材料与性能，超疏水-自发光水泥基路面材料与性能，超疏水路面材料与结构的未来研究及发展方向。本书通过自主设计试验，系统地评价了超疏水抗凝冰功能层的防覆冰效能与长期性能，揭示了其微观作用机理，并结合工程实例，展示了超疏水抗凝冰功能层在公路领域的应用，对超疏水路面结构与材料的发展趋势和前景作出了前瞻性的预测和评价。
本书可适用于交通与土木类高等院校交通运输工程、土木工程、材料科学与工程等学科的研究生的教学用书，也可作为从事道路、桥梁、隧道、工民建、铁路等设计、施工和管理等研究的科研人员的参考用书。

第一章 绪论
1.1 超疏水路面材料的研究背景
1.2 传统公路路面防冰除冰技术及应用
1.3 超疏水路面的发展及特点
1.4 本书的主要内容
第二章 超疏水路面防覆冰理论
2.1 超疏水现象及基本理论
2.1.1 超疏水现象
2.1.2 材料表界面与表面能
2.1.3 接触角与滚动角
2.1.4 浸润理论模型
2.2 超疏水表面特性的影响因素
2.2.1 表面化学组成因素
2.2.2 表面物理结构因素
2.2.3 外界因素
2.3 超疏水路面防覆冰设计理论
2.4 超疏水路面防覆冰行为理论分析
2.4.1 加速液滴滚落
2.4.2 减缓冰的形成进程
2.4.3 降低“冰-路”附着力
2.5 小结
第三章 超疏水水泥混凝土路面结构、材料与性能
3.1 超疏水水泥混凝土路面设计与增效原理
3.1.1 超疏水水泥混凝土面层设计
3.1.2 超疏水水泥混凝土面层增效原理
3.2 超疏水水泥混凝土路面材料制备
3.2.1 原材料
3.2.2 超疏水材料的制备
3.3 超疏水水泥混凝土路面材料力学性能
3.3.1 强度测试方法
3.3.2 试验结果与分析
3.4 超疏水水泥混凝土路面材料防覆冰效能
3.4.1 “冰-路”附着力性能试验简介
3.4.2 “冰-路”附着力试验研究
3.4.3 超疏水水泥面层结冰模拟试验研究
3.4.4 多种凝冰工况下水泥混凝土面层覆冰性能试验研究
3.4.5 微观结构试验与分析
3.5 超疏水水泥混凝土面层耐久性研究
3.5.1 吸水率试验
3.5.2 耐硫酸盐腐蚀试验
3.5.3 抗冻性能试验
3.6 超疏水水泥混凝土面层现场试验研究
3.6.1 试验段简况
3.6.2 超疏水水泥混凝土路面现场应用测试
3.6.3 试验结果与分析
3.7 小结
第四章 超疏水沥青路面结构、材料与性能
4.1 超疏水沥青路面抗凝冰功能层设计
4.2 超疏水沥青路面抗凝冰功能层整体制备
4.3 超疏水沥青路面防覆冰性能与评价
4.3.1 疏水性能测试
4.3.2 防冰霜性能测试
4.4 超疏水沥青路面抗凝冰功能层长期性能
4.4.1 耐磨耗性能试验
4.4.2 渗透性能试验
4.4.3 耐水性能试验
4.5 超疏水沥青路面的现场工程应用与效能评价
4.5.1 工程概况
4.5.2 材料准备
4.5.3 超疏水材料制作过程
4.5.4 施工工艺及流程
4.5.5 维修养护过程
4.5.6 现场性能测试
4.5.7 与国内外同类技术比较以及存在的问题
4.6 小结
第五章 超疏水-自发光水泥基路面材料与性能
5.1 超疏水-自发光水泥基路面功能层材料制备
5.1.1 长余辉发光材料简介
5.1.2 超疏水-自发光水泥基路面功能层材料制备
5.2 超疏水-自发光水泥基路面材料的发光性能
5.2.1 试验方法
5.2.2 结果分析与讨论
5.3 超疏水-自发光水泥基路面材料的疏水性能
5.3.1 试验方法
5.3.2 结果分析与讨论
5.4 超疏水-自发光水泥基路面材料的其他性能
5.4.1 力学性能
5.4.2 耐磨性能
5.4.3 耐老化性能
5.4.4 耐污性能
5.5 超疏水-自发光水泥基路面材料微观结构及机理分析
5.5.1 SEM试验
5.5.2 AFM试验
5.5.3 FTIR试验
5.6 超疏水-自发光水泥基路面材料的整体作用效果评价
5.7 小结
第六章 超疏水路面材料与结构的未来研究及发展方向
6.1 超疏水路面材料与结构未来研究需要解决的问题
6.2 超疏水路面材料与结构未来的应用前景
6.3 超疏水路面材料与结构的经济性分析
6.3.1 超疏水水泥混凝土路面材料经济性分析
6.3.2 超疏水沥青混凝土路面材料经济性分析
6.4 超疏水路面材料与结构的社会和环保效益
参考文献

我国地域辽阔，地形、地貌差别较大，各地气候不一
，道路交通受自然环境影响极大，尤其是道路结冰给人民财
产安全带来了严重的威胁。近年来，受寒潮影响，我国南方
大部分省份出现了大面积雪灾，致使机场、高速公路、国道
及大部分城市公路被迫关闭，造成了巨大的经济损失。与此
同时，传统公路除冰方法具有被动、低效、对路面损伤大等
缺点。例如，化学除冰法易腐蚀路面结构且成本较高；人工
或机械除冰能耗大、效率低，影响交通的及时恢复；微波除
冰、电缆加热、导电混凝土等受技术与成本因素制约也难以
推广应用。因此，急需研发一种施工简便、性价比高、低能
耗且高效率的主动除冰雪技术，以保证极端冰雪气候条件下
道路交通的通行服务能力。
由“类荷叶超疏水仿生材料”制备得到的抗凝冰涂层
，因其表面特有的微纳米二级复合结构和低表面能物质，可
有效降低基质表面的覆冰量以及冰与基质间的附着力。近些
年，已被广泛应用于航天和电力等领域。然而，超疏水材料
在公路路面防覆冰领域却鲜有报道。这种主动型防覆冰疏水
仿生材料相比于传统的除冰技术而言，具有性质稳定、无毒
无污染、施工工艺简单、周期短、疏水防冰性能优异、耐久
性好等优点，能够较好地解决路面因冬季降雪结冰而引发的
交通安全隐患等问题，并带来显著的经济、社会及环保效益
。随着相关理论与研究的不断深入，超疏水仿生材料在未来
必将成为公路工程防覆冰技术领域中的佼佼者，并得到大规
模的推广与应用。
作者近年来在超疏水防覆冰研究领域开展了大量的探
索试验研究，同时借鉴了前人的部分研究成果撰写成本书，
旨在对超疏水抗凝冰功能层的设计原则、作用机理、防覆冰
效能、长期性能、微观结构特点等进行较为系统的介绍，为
公路路面防覆冰领域的科研人员与工程技术人员提供一定的
理论和实践参考。同时，本书还对未来超疏水抗凝冰功能层
在公路路面的发展趋势及前景做出相应的预测和评价，希望
能为该材料体系的后续大规模应用起到一定的推动作用。
本书的相关研究获得国家自然科学基金项目（项目编
号：51978080、U1833127）、湖南省自然科学基金项目（
项目编号：2018JJ4016）和湖南省教育厅重点项目（项目
编号：18A129）等资助，作者在此表示诚挚的谢意。
本书由高英力、段开瑞撰写。参加本书所涉及的研究
项目工作的主要为作者及其科研团队的博士、硕士研究生，
他们是黄亮、代凯明、李学坤、何倍、廖美捷、曹韩硕、龙
国鑫、卜涛、孟浩、胡新浪、谷小磊和谢雨彤，在此对他们
所付出的努力表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请广大
读者批评指正。
高英力
2020年6月于长沙