導(dǎo)熱系數(shù)是路面材料關(guān)鍵的熱物理參數(shù)之一,由于路面材料的多相性,現(xiàn)有試驗(yàn)方法在試件制備、測(cè)試可操作性等方面仍存在一定的不足。筆者在原ASU圓柱試樣法的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)ASU圓柱試樣法,改進(jìn)方法包括采用更符合現(xiàn)場(chǎng)采樣的圓柱體試樣,減小試樣中心導(dǎo)熱孔以縮短試樣達(dá)到溫度穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間,利用外側(cè)橡膠護(hù)圈固定表面數(shù)據(jù)采集熱電偶,以及在中心孔填充試驗(yàn)砂等措施,以進(jìn)一步提高導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可操作性。分別采用改進(jìn)ASU圓柱試樣法和原ASU圓柱試樣法對(duì)已知導(dǎo)熱系數(shù)的超高分子量聚乙烯材料、美國(guó)4個(gè)不同州的瀝青混凝土和水泥混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,通過(guò)改進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備、采用濕潤(rùn)的有機(jī)砂填充試樣中心孔洞能夠有效降低試驗(yàn)中溫度損失,提高溫度數(shù)據(jù)讀取的精確性,改進(jìn)ASU圓柱試樣法在試驗(yàn)可操作性、可重復(fù)性、用時(shí)以及試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度等方面均得到進(jìn)一步優(yōu)化,能夠更好地用于瀝青混凝土和水泥混凝土路面材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量。 

【文章來(lái)源】：林業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,5(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

ASU圓柱試樣法試件熱傳導(dǎo)原理圖[17]

2)孔洞內(nèi)裝置安放(圖3):將加熱棒在孔洞中固定，并將溫度傳感器T1和T2固定在孔洞與加熱棒之間的間隙中，分別距試件上下表面0.04 m;然后，分多次用干燥的細(xì)砂填滿加熱棒與孔洞間的空隙，同時(shí)采用柔軟的木槌從試件頂部和外部輕輕地敲打，直至空隙被填滿;最后，在室溫下用注射器將蒸餾水逐滴地從頂部注入中心孔洞的細(xì)砂中，直至2 min內(nèi)細(xì)砂不吸收水分為止(瀝青混凝土試件需4 g蒸餾水;水泥混凝土試件需6 g蒸餾水)。3)絕緣層及上層傳感器安放(圖3):采用直徑0.15 m、厚0.05 m的泡沫塑料作為絕緣層材料。在下層絕緣層，將試件安放在兩個(gè)泡沫塑料上;在上層絕緣層，兩個(gè)泡沫塑料在中心位置切一個(gè)小楔形口，將第一層泡沫塑料置于試件上方，通過(guò)楔形口安置好加熱棒和T1、T2的導(dǎo)線并補(bǔ)回楔形小塊;然后，將第2層泡沫塑料通過(guò)楔形缺口加放在其上并同樣補(bǔ)回楔形小塊，使兩層楔形缺口180°錯(cuò)開(kāi)，并確保在絕緣層的中心導(dǎo)線引出位置沒(méi)有空隙;最后，將溫度傳感器F1放置在試件和第一絕緣層之間，將溫度傳感器F2放置在兩個(gè)絕緣層之間，并壓制重物放在上部絕緣片頂部，以使試件與頂部和底部絕緣片緊密穩(wěn)定地接觸。

路面材料的熱物理參數(shù)一般包括有導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、反射率、密度和發(fā)射率等，其中導(dǎo)熱系數(shù)尤為關(guān)鍵[4-5]。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者從導(dǎo)熱系數(shù)入手，通過(guò)改變路面材料的導(dǎo)熱系數(shù)，如使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的集料或熱阻粘封層等，形成一系列熱阻式路面結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而達(dá)到緩解城市熱效應(yīng)及路面材料溫度敏感性的目的[6-8]。通常，路面材料導(dǎo)熱系數(shù)的獲取方式主要有理論預(yù)估法和實(shí)測(cè)法[9-10]。其中，理論預(yù)估法由于無(wú)法較好地考慮環(huán)境溫度及濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響，存在一定的使用局限性[11-13]。而實(shí)測(cè)法則主要是借鑒非金屬固體材料的相關(guān)測(cè)試方法，如防護(hù)熱板法，其缺乏對(duì)路面材料特性的反映，測(cè)試結(jié)果相差較大，可比性差，且測(cè)試試件難于成型[14-16]。Carlson等[17]在亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University，簡(jiǎn)稱ASU)提出了ASU圓柱試樣法。該方法是一種使用圓柱形試件來(lái)檢測(cè)路面材料導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)方法，結(jié)果表明該測(cè)試方法能夠適用于路面材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，且具有較好的精度及可重復(fù)性。但是，該測(cè)試方法仍存在內(nèi)孔出口位置難以控制、填充的導(dǎo)電漿料難以使用、試驗(yàn)空間有限及試驗(yàn)操作相對(duì)復(fù)雜等實(shí)際問(wèn)題。Morris[18]對(duì)上述試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，主要包括擴(kuò)大內(nèi)孔孔徑、采用硅橡膠海綿墊作填充物、設(shè)計(jì)熱電偶固定V形支架及設(shè)定恒溫試驗(yàn)環(huán)境等措施。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的ASU圓柱試樣法在典型材料導(dǎo)熱性數(shù)測(cè)定中表現(xiàn)優(yōu)異，但仍存在硅橡膠海綿墊壓縮導(dǎo)致本身導(dǎo)熱系數(shù)變化、V形支架難以維持熱電偶多觸點(diǎn)均勻接觸等問(wèn)題�；诖�，本研究考慮到試樣可操作性、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度等因素，對(duì)ASU圓柱試樣法進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和簡(jiǎn)化，以期提高ASU圓柱試樣法的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性，為路面材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量及路面結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析提供可靠的依據(jù)。1 ASU圓柱試樣法改進(jìn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]太陽(yáng)能集熱式瀝青路面接觸熱阻影響因素研究[J]. 冒慧文,李波,程壯,陸鵬程.  公路. 2019(05)
[2]中空聚酯纖維瀝青混合料的熱阻及路用性能研究[J]. 張楠,鄭南翔,高志敏.  公路交通科技. 2018(10)
[3]瀝青路面材料導(dǎo)熱系數(shù)影響因素分析[J]. 剛增軍.  公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版). 2017(08)
[4]半剛性基層瀝青路面的熱傳導(dǎo)試驗(yàn)特性[J]. 延西利,艾濤,游慶龍,張祎茹,王利娟.  長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(05)
[5]基于平模溫度場(chǎng)的疲勞壽命分析[J]. 李震,吳家雄.  林業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(02)
[6]材料熱物理參數(shù)對(duì)瀝青路面溫度場(chǎng)的影響[J]. 李彬,陳肅明,從志敏.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(08)
[7]瀝青混合料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試及其影響因素分析[J]. 張倩,李彥偉,謝來(lái)斌.  西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(02)
[8]基于傅立葉導(dǎo)熱定律的瀝青混合料熱傳導(dǎo)試驗(yàn)[J]. 延西利,李緒梅,孫毅,徐達(dá).  交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]瀝青路面導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試及其對(duì)路面溫度場(chǎng)影響的模擬[J]. 李彥偉,張倩,謝來(lái)斌,何勇海,劉建.  功能材料. 2012(S1)
[10]混凝土導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)研究[J]. 劉衛(wèi)東,田波,侯子義.  中外公路. 2012(01)

碩士論文
[1]瀝青混合料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀器仿真分析與優(yōu)化研究[D]. 張飛.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[2]瀝青路面導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試裝置研究[D]. 張吉星.長(zhǎng)安大學(xué) 2017
[3]基于物理引擎建模方法的瀝青混凝土等效導(dǎo)熱系數(shù)研究[D]. 胡偉超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3583016