1、恒溫瀝青混凝土調(diào)溫性能 引言 馬骉等針對(duì)相變儲(chǔ)能材料研究了其在瀝青混凝土路面中調(diào)溫性能以及對(duì)瀝青混凝土性能的影響；黃浩等通過(guò)將相變儲(chǔ)能材料封裝在鋼管中，鋪設(shè)在橋面使其發(fā)揮冬季橋面防結(jié)冰的效果。該文所研究的恒溫瀝青混凝土是通過(guò)向?yàn)r青混凝土中摻加相變儲(chǔ)能材料和高導(dǎo)熱材料，使瀝青混凝土具有主動(dòng)調(diào)控瀝青路面溫度的效果，在凹凸溫交替變化過(guò)程中對(duì)路面溫度變化起到“削峰填谷”的作用，實(shí)現(xiàn)路面熱量在時(shí)光上的轉(zhuǎn)移，提高瀝青路面向溫度變化的適應(yīng)能力，緩解因?yàn)槌鞘械缆芬鸬摹盁釐u效應(yīng)”。 恒溫瀝青混凝土的調(diào)溫效果理論 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)處于自然環(huán)境之中，經(jīng)歷著各種自然環(huán)境因素周期性的影響，構(gòu)成了瀝青路面的光熱環(huán)境。

2、太陽(yáng)輻射到達(dá)路表時(shí)，大部分被路面結(jié)構(gòu)吸收并改變?yōu)闊崃浚黄溆嗖糠滞ㄟ^(guò)路表的反射或散射被射回大氣中。若路面溫度高于氣溫，地面輻射比大氣逆輻射強(qiáng)，地面有效輻射為負(fù)值，表示通過(guò)地面和大氣之間的長(zhǎng)波輻射交換，地面損失熱量。反之，若地面有效輻射為正當(dāng)，表示通過(guò)地面和大氣之間的長(zhǎng)波輻射交換，地面是獲得熱量的。瀝青路面的光熱環(huán)境很復(fù)雜，但歸納起來(lái)主要有兩個(gè)方面：投射到瀝青路面的熱輻射包括太陽(yáng)直接輻射、散射輻射、大氣逆輻射等； 瀝青路面向投射來(lái)的熱輻射響應(yīng)包括瀝青路面向熱輻射的反射、吸收、路面的輻射、對(duì)流換熱等。在瀝青路面光熱環(huán)境中，太陽(yáng)輻射與大氣輻射的一部分輻射從瀝青路表面被反射出去，余下的部分被吸收并轉(zhuǎn)化成

3、熱能，這一部分熱能與外界的大氣溫度相疊加，使得瀝青路表面溫度持續(xù)上升，熱量到達(dá)路面內(nèi)部并發(fā)生熱傳導(dǎo)。在地表附近，因?yàn)榭諝鈱?duì)流熱量被帶走，另外的氣流又補(bǔ)充其缺口。就這樣輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱方式就構(gòu)成了瀝青路表面的熱交換。在光熱環(huán)境持續(xù)變化的影響下，瀝青路表面溫度成蓄積狀態(tài)，隨著深度的增強(qiáng)，所對(duì)應(yīng)的最高溫度在相位上有一個(gè)相對(duì)滯后的過(guò)程。另外，散熱吸熱作用沿深度方向遞減，路面內(nèi)部溫度場(chǎng)的累計(jì)效果隨溫度增強(qiáng)而越來(lái)越顯然。 從以上分析看出與瀝青路表面有關(guān)的熱量主要有兩種：第一是太陽(yáng)輻射與大氣輻射中被瀝青路表面反射出去的熱量；其次是太陽(yáng)輻射與大氣輻射中被瀝青路面吸收并轉(zhuǎn)化的熱量，倘若忽視第一種狀況的熱量，

4、在保持其次種狀況熱量條件下通過(guò)提高瀝青混凝土路面蓄熱儲(chǔ)能和熱傳導(dǎo)性能，可以使瀝青混凝土路面內(nèi)部溫度越發(fā)勻稱分布，內(nèi)部溫度差異變小，達(dá)到調(diào)整瀝青混凝土路面表面溫度的效果。該文通過(guò)研究提高瀝青混凝土的蓄熱儲(chǔ)能效果和熱傳導(dǎo)性能實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土的調(diào)溫效果，提高瀝青混凝土路面向溫度變化的適應(yīng)能力。 恒溫瀝青混凝土的蓄熱儲(chǔ)能理論 為了提高瀝青混凝土路面自身的蓄熱儲(chǔ)能效果，利用界面聚合法制備了微膠囊相變儲(chǔ)能材料。當(dāng)微膠囊相變儲(chǔ)能材料四周環(huán)境溫度高于相變溫度時(shí)，芯材發(fā)生固液相變，吸收四周環(huán)境的熱量將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；當(dāng)四周環(huán)境溫度低于相變溫度時(shí)，芯材發(fā)生液固相變釋放熱量，隨著四周環(huán)境溫度的變化相變儲(chǔ)能材料可以循環(huán)反

5、復(fù)使用。在囫圇相變過(guò)程中，芯材溫度幾乎不發(fā)生轉(zhuǎn)變。將微膠囊相變儲(chǔ)能材料摻入瀝青混凝土路面中，當(dāng)瀝青混凝土路面內(nèi)部溫度高于微膠囊相變儲(chǔ)能材料的相變溫度時(shí)，相變儲(chǔ)能材料發(fā)生固液相變，吸收熱量并將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，削減微膠囊相變儲(chǔ)能材料顆粒四周的熱量，溫度降低。當(dāng)瀝青混凝土路面內(nèi)部溫度低于微膠囊相變儲(chǔ)能材料的相變溫度時(shí)，相變儲(chǔ)能材料發(fā)生液固相變，釋放熱量，增大微膠囊相變儲(chǔ)能材料顆粒四周的熱量，溫度上升。通過(guò)以上的相變達(dá)到調(diào)整瀝青混凝土內(nèi)部溫度的效果。 恒溫瀝青混凝土的熱傳導(dǎo)理論 熱傳導(dǎo)是溫度不同的物質(zhì)直接接觸時(shí)所發(fā)生的能量傳遞現(xiàn)象，是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子互相碰撞的結(jié)果。對(duì)于液體溫和體，熱量的傳遞通過(guò)液體或氣

6、體分子、原子之間互相作用、互相碰撞實(shí)現(xiàn)。對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬材料，熱量的傳遞通過(guò)材料內(nèi)部晶格的振動(dòng)，晶格振動(dòng)的能量是量子化的，晶格振動(dòng)的量子稱為聲子，因此無(wú)機(jī)非金屬材料的熱量傳遞是通過(guò)聲子的互相作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 恒溫瀝青混凝土的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn) 為了研究恒溫瀝青混凝土的調(diào)溫效果，在室內(nèi)模擬外部環(huán)境溫度測(cè)試摻與不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的瀝青混凝土試件升溫過(guò)程的溫度變化，分析評(píng)價(jià)恒溫瀝青混凝土在升溫過(guò)程中的調(diào)溫效果。 實(shí)驗(yàn)原材料 實(shí)驗(yàn)混合料類型采用型瀝青混合料，自動(dòng)調(diào)溫材料采用干拌法，利用擊實(shí)法成型馬歇爾試件。（）瀝青。改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果滿意相關(guān)規(guī)范要求。（）粗集料。粗集料采用石灰?guī)r集料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其技術(shù)指

7、標(biāo)符合大路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求。其篩分結(jié)果如表所示。（）細(xì)集料。項(xiàng)目所用細(xì)集料采用石灰?guī)r，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其技術(shù)指標(biāo)符合大路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求。（）填料。項(xiàng)目采用填料為陜西產(chǎn)石灰?guī)r磨細(xì)礦粉，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其技術(shù)指標(biāo)符合大路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求，詳細(xì)如表所示。（）自動(dòng)調(diào)溫材料。實(shí)驗(yàn)中所采用的自動(dòng)調(diào)溫材料是由微膠囊相變儲(chǔ)能材料和高導(dǎo)熱粉組成，組成比例。其中微膠囊相變儲(chǔ)能材料采用利用界面聚合法自制的以月桂酸為囊芯，聚氨酯為壁材的微膠囊，相變溫度為，相變潛熱為。采用的導(dǎo)熱材料為高導(dǎo)熱粉，其性能參數(shù)如表所示。 實(shí)驗(yàn)儀器 在室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用的實(shí)驗(yàn)儀器主要有：瀝青混合料拌和機(jī)；馬歇爾試件擊實(shí)儀；

8、恒溫真空干燥箱；智能溫度記錄儀；自制環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)箱。研究過(guò)程中為了模擬室外環(huán)境溫度，自制了環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱中采用燈泡作為輻射光源，為了提高實(shí)驗(yàn)的精確性將試件四周用保溫棉包裹，防止溫度散失。同時(shí)，為了使實(shí)驗(yàn)箱中的溫度與外界環(huán)境保持全都，固定了燈泡與試件之間的距離。 試件的制備 采用擊實(shí)法成型馬歇爾試件后，對(duì)成型好的馬歇爾試件側(cè)部鉆孔，鉆孔位置離試件表面和底部各。測(cè)試時(shí)將溫度探頭埋入孔中，測(cè)試瀝青混凝土試件內(nèi)部溫度的變化。 實(shí)驗(yàn)步驟 （）根據(jù)大路工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程采用擊實(shí)法成型馬歇爾試件（試件尺寸為×），對(duì)馬歇爾試件側(cè)部距離馬歇爾試件表面和底部各處打孔，孔深以溫度

9、探頭長(zhǎng)度為準(zhǔn)。（）將成型好的馬歇爾試件表面利用乳化瀝青舉行處理，使得各個(gè)試件表面情況全都。（）將處理好的馬歇爾試件置于的恒溫真空干燥箱，使不同的馬歇爾試件內(nèi)部溫度保持全都。（）將馬歇爾試件從恒溫真空干燥箱中取出，放入自制的環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)箱中，插入溫度探頭，打開(kāi)智能溫度記錄儀和輻射光源。（）當(dāng)溫度記錄儀顯示溫度上升至?xí)r，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱中的輻射光源和智能溫度記錄儀，舉行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 分離成型了自動(dòng)調(diào)溫材料摻量為、和的馬歇爾試件，在室內(nèi)舉行馬歇爾試件升溫實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。從圖可以看出：（）自動(dòng)調(diào)溫材料摻量不同，馬歇爾試件表面處和馬歇爾試件底部處的升溫速率不同。與不摻自動(dòng)調(diào)溫材

10、料的馬歇爾試件相比，摻有自動(dòng)調(diào)溫材料的馬歇爾試件表面和底部處的升溫速率漸漸減小。（）當(dāng)自動(dòng)調(diào)溫材料摻量為時(shí)，馬歇爾試件表面和底部處的升溫曲線與不摻自動(dòng)調(diào)溫材料重合，由此可以看出當(dāng)自動(dòng)調(diào)溫材料摻量較少時(shí)，其調(diào)溫效果較差。 恒溫瀝青混凝土的室外模擬實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)步驟 （）根據(jù)大路工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程采用擊實(shí)法成型馬歇爾試件（試件尺寸為×），對(duì)成型好的馬歇爾試件側(cè)部距離馬歇爾試件表面和底部各處鉆孔，孔深以智能溫度記錄儀的溫度探頭長(zhǎng)度為準(zhǔn)。（）將成型好的馬歇爾試件表面舉行處理，處理方法與上文相同。（）將處理好的馬歇爾試件置于的恒溫真空干燥箱，使馬歇爾試件內(nèi)部溫度保持全都。（）在室外抉擇一

11、處陽(yáng)光充沛的地方，馬歇爾試件內(nèi)部放入溫度探頭后將馬歇爾試件埋入土中，只露出試件表面，如圖所示。整平、壓實(shí)試件四周的土并打開(kāi)溫度記錄儀，開(kāi)頭舉行實(shí)驗(yàn)。（）溫度降低時(shí)關(guān)掉智能溫度記錄儀，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 將成型好的自動(dòng)調(diào)溫材料摻量分離為、和的馬歇爾試件，利用實(shí)驗(yàn)儀器根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟舉行室外模擬實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。由圖可以看出：（）摻有自動(dòng)調(diào)溫材料的試件表面處的升溫曲線低于不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的試件表面處的曲線，試件底部處的升溫曲線高于不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的，試件內(nèi)部溫度差異減小。隨著自動(dòng)調(diào)溫材料摻量的增多，因?yàn)樽詣?dòng)調(diào)溫材料充分發(fā)揮蓄熱儲(chǔ)能和熱傳導(dǎo)的作用，試件表面處的升溫速率漸漸減小，試件底

12、部處的升溫曲線速率漸漸增大。（）摻有自動(dòng)調(diào)溫材料的試件表面處的升溫曲線與不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的升溫曲線基本重合，說(shuō)明因?yàn)樽詣?dòng)調(diào)溫材料摻量較小，調(diào)溫效果不顯然，但是試件底部處的升溫速率高于不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的，說(shuō)明自動(dòng)調(diào)溫材料改善了瀝青混凝土的內(nèi)部傳熱。 結(jié)論 通過(guò)對(duì)恒溫瀝青混凝土調(diào)溫效果的理論分析，對(duì)所成型的馬歇爾試件舉行了室內(nèi)和室外的模擬實(shí)驗(yàn)，分析研究恒溫瀝青混凝土的調(diào)溫效果，得出以下結(jié)論： （）通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)覺(jué)自動(dòng)調(diào)溫材料摻量不同，調(diào)溫效果不同。自動(dòng)調(diào)溫材料摻量為時(shí)，調(diào)溫效果較差；摻量為時(shí)，試件內(nèi)部溫差較小，與不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的試件相比同一時(shí)光點(diǎn)溫度相差；摻量為時(shí)，與不摻自動(dòng)調(diào)溫材料的試件相比同一時(shí)光點(diǎn)溫度相差。 （）通過(guò)室外模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)覺(jué)隨著自