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基于微波加热的钢渣透水沥青混合料温度变化研究
| 论文题名： | 基于微波加热的钢渣透水沥青混合料温度变化研究 |
| 关键词： | 钢渣集料;透水沥青混合料;微波加热;温度分布;均质模型;非均质模型 |
| 摘要： | 随着我国公路基础设施建设不断完善，路面长期性能研究将成为道路工程的研究重点。沥青路面材料具有微裂纹自愈能力，而温度是主要影响因素。在荷载和环境作用下沥青路面产生的微裂纹，在微波加热时能够快速愈合，自修复效果显著。钢渣是一种具有吸波能力的炼钢副产品，利用钢渣作为集料，能减少钢渣堆积对土地资源的占用，提高钢渣利用率。与常规密级配沥青混合料相比，透水沥青混合料维修与养护费用均较高。因此，研究微波加热对钢渣透水沥青混合料的预防性修复，对提升透水沥青混合料耐久性和可持续性具有重要意义。 本文以级配为PAC-13的透水沥青混合料作为研究对象。取钢渣替换粒径为4.75~9.5mm、9.5~13.2mm，钢渣替换率分别为0、50%、100%，研究钢渣替换率和替换粒径对沥青混合料吸波性能的影响，并对钢渣表面进行改性处理。对玄武岩集料试件（PAC-B）、普通钢渣粗集料试件（PAC-US）、改性钢渣粗集料试件（PAC-MS）进行微波加热室内试验，研究在连续加热、两种不同的间歇式加热这三种不同加热方式下沥青混合料加热和冷却过程的温度变化，分析试件的升温速率。最后，建立基于微波加热的钢渣透水沥青混合料均质模型和细观非均质模型，模拟温度变化，并与室内试验结果相验证。通过上述研究，主要获得如下成果： （1）当4.75~9.5mm、9.5~13.2mm钢渣替换率各为50%时，微波加热表面平均温度最高，说明沥青混合料吸波性能最强，由此确定最佳的钢渣替换率和替换粒径。 （2）连续加热时试件在直径方向上有1~2个温度峰值，其中PAC-B、PAC-MS有两个温度峰，且温度峰值不同；试件在高度方向上仅有一个温度峰，温度峰值约在试件高度的一半处取得。高度方向和直径方向上的温度变化趋势与加热时长无关。 （3）连续加热时，PAC-US、PAC-MS的升温速率高于PAC-B，说明钢渣的吸波性能更好。采用不同加热方式时，同种试件的温度分布区域基本不变。随着加热间歇次数的增加，PAC-US、PAC-MS的表面温度极差减小，说明温度分布更均匀。试件加热过程的温度变化呈线性，冷却过程呈非线性。加热时的内部温度高于表面温度。 （4）均质模型、非均质模型数值模拟结果与室内试验结果较为接近，说明仿真模型模拟室内微波加热试验具有可行性。非均质仿真结果揭示了沥青混合料细观温度变化规律，即加热和冷却过程中集料和沥青砂浆的温度分布区域具有一致性，且集料的表面温度高于沥青砂浆的表面温度。 |
| 作者： | 王宇豪 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 范进;陈雪琴;吴新艾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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