The development of novel cool asphalt pavement structures to alleviate the urban heat island effects

Shamsaei, Mohsen (2026). The development of novel cool asphalt pavement structures to alleviate the urban heat island effects. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (10MB) | Prévisualisation

Résumé

The urban temperature is usually higher than the suburban temperature due to some human activities and inventions, one of which is asphalt pavement. Asphalt pavement absorbs and stores solar energy during the day and releases it at night, exacerbating a phenomenon named urban heat island (UHI). Two different solutions were proposed in this research to mitigate the effects of UHI. Firstly, the asphalt pavement was coated with chip seals made of some recycled materials to increase the surface reflectivity and reduce heat absorption during the day, cooling the asphalt pavement. The mechanical properties, safety, and durability of these new chip seals were also evaluated for cold and hot weather conditions. Although the heat entering the asphalt pavement can be minimized by reflective pavements, it cannot be zero. Hence, the absorbed heat in the asphalt mixture should be transferred into the layers below to observe a smaller thermal gradient between the asphalt mixture and its surrounding air. As a result, less heat is transferred to the ambient air, mitigating the UHI. For this purpose, the second proposed solution was enhancing the heat transfer at the interface of the asphalt mixture and base course and developing a conductive base course. Therefore, an industrial by-product, steel slag, was utilized to prepare a conductive prime coat and a conductive base course. Overall, the laboratory and field experiments indicated that reducing pavement heat absorption and transferring the absorbed heat into the base course can decrease the asphalt pavement temperature, resulting in less heat release into the ambient air and mitigating the UHI associated with asphalt pavements.

Titre traduit

Développement des nouvelles structures de chaussée en enrobés à froid pour atténuer les effets de l'îlot de chaleur urbain

Résumé traduit

La température en milieu urbain est généralement plus élevée que celle des banlieues en raison des activités et des travaux humains, tel que la fabrication des revêtements bitumineux. Le revêtement en enrobé bitumineux absorbe et stocke l'énergie solaire pendant la journée et la libère la nuit, engendrant ainsi un phénomène appelé îlot de chaleur urbain (ICU). Deux solutions différentes ont été proposées dans le cadre de cette recherche pour atténuer les effets de l'ICU. Tout d'abord, la chaussée bitumineuse a été recouverte d'enduits superficiels fabriqués à partir de matériaux recyclés afin d'augmenter la réflectivité de la surface et de réduire l'absorption de chaleur pendant la journée, refroidissant ainsi le revêtement de la chaussée. Les propriétés mécaniques, la sécurité et la durabilité de ces nouveaux revêtements ont également été évaluées par temps froid et chaud. Bien que l’absorption de chaleur par le revêtement bitumineux puisse être minimisée par un revêtement réfléchissant, elle ne peut pas être nulle. Par conséquent, la chaleur absorbée dans les couches bitumineuses doit être transférée dans les couches inférieures afin de réduire le gradient thermique entre le revêtement et l'air ambiant. Par ailleurs, moins de chaleur est transférée à l'air ambiant, ce qui atténue l'ICU. À cette fin, la deuxième solution proposée consistait à améliorer le transfert de chaleur à l’interface des couches bitumineuses et des couches granulaires sous-jacentes et à développer une couche de fondation conductrice. Un sous-produit industriel a donc été utilisé pour préparer une couche de fondation et de sous fondation conductrice. Globalement, les expériences en laboratoire et sur le terrain ont montré que la réduction de l’absorption de chaleur par la chaussée et le transfert de la chaleur absorbée vers la couche de base peuvent abaisser la température du revêtement en asphalte, entraînant une moindre libération de chaleur dans l'air ambiant et atténuant ainsi l’ICU associé aux chaussées en asphalte.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of Doctor of Philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 211-236).
Mots-clés libres:	îlot de chaleur urbain, réflectivité, traitement de surface, couche de fondation conductrice, couche de sous fondation conductrice
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Vaillancourt, Michel
Codirecteur:	Codirecteur Carter, Alan
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	13 mars 2026 14:11
Dernière modification:	13 mars 2026 14:11
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3846

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt