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基于单向导热的功能性沥青路面技术
| 论文题名： | 基于单向导热的功能性沥青路面技术 |
| 关键词： | 热岛效应;单向导热;热物参数;沥青胶浆性能;路用性能;功能性沥青路面技术 |
| 摘要： | 城市道路在城市下垫面中占有较大比例，而沥青路面是城市中最主要的路面结构。沥青路面材料是接近于黑体的灰体，具有很强的吸收太阳辐射的能力，是城市热岛效应最重要的热源之一。本文从沥青混合料热物理特性出发，提出了一种缓解城市热岛效应的单向散热沥青路面结构。这是一种“上小下大”的梯度热导率沥青路面结构，是通过在不同路面层中添加不同量、不同热导率的微粉体实现的。这种路面结构具有单向导热功能，可将路面吸收的太阳辐射能传到热容巨大的土基和土壤中去，从而有效降低沥青路面的温度，对减少沥青路面高温病害及缓解城市热岛效应具有重要意义。 第一，构建沥青混合料的热物性测试平台，采用DRM-Ⅱ型导热系数测试仪测试添加不同粉体后的沥青混合料的热物参数，研究了不同粉体掺量对沥青混合料热物参数的影响。测试结果表明掺入石墨后沥青混合料的导热系数和导温系数增加，比热容下降，而掺入漂珠后则出现相反的规律。 第二，利用有限元方法，建立了一个瞬态、二维模型，用于模拟路面温度场的分布。根据热物参数测试结果，组合成四种不同热导率梯度的路面结构，利用ABAQUS有限元软件分别计算各种结构的温度场，分析比较计算结果，验证了这种梯度热导率结构缓解城市热岛效应的可行性，并选出了最优的一组热导率梯度。 第三，对四种不同梯度热导率的路面及常规路面分别进行了室外温度测试，从试验角度进一步验证了这种结构缓解城市热岛效应的可行性。并对实测数据分析比较，最终得出了最优的一组热导率梯度结构，进而确定了各层粉体的添加种类及比例，并与有限元模拟选出的热导率梯度进行比较。 第四，研究了粉体的掺入对沥青胶浆性能(针入度、软化点、延度、粘度)的影响。测试结果显示适量粉体的掺入可以使沥青胶浆的针入度降低、延度减小、软化点提高、粘度增大，表明粉体的掺入能降低沥青的温度敏感性，提高沥青胶浆的高温稳定性，但延度下降表明石墨和漂珠会削弱沥青之间的内聚力。 第五，对所选出的那组梯度热导率结构的路面进行了常规路用性能测试，研究了粉体的添加对沥青混合料的高温性能和水稳定性能的影响。结果表明粉体的掺入能提高沥青混合料的高温稳定性，并具有良好的抗水损害能力。 |
| 作者： | 段影娜 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王声乐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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