传导沥青混凝土性能研究

王虹，武汉理工大学材料学博士，主要通过实验和有限单元法研究沥青及沥青混凝土路面结构、材料的相关性能。现为武汉体育学院教师，主要从事体育工程专业的教学和科研工作，研究方向为用塑胶跑道的力学行为、大众健身场地的使用性能等相关领域的研究。以第一作者名义公开发表学术论文8篇，获国家发明专利一项、实用新型专利一项。 参与国家自然科学基金项目2项。

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2道路融雪化冰研究现状

1.3沥青路面太阳能集热研究现状

1.4传导沥青路面融雪化冰模型及试验研究现状

1.5传导沥青混凝土材料性能研究现状

1.6沥青路面温度场研究现状

1.7动载作用下沥青路面黏弹性响应研究现状

1.8存在的问题

1.9研究内容及技术路线

第一篇实验

第2章集热及融雪化冰沥青路面材料的制备与路用性能

2.1原材料与组成设计

2.2传导沥青胶浆路用性能

2.3传导沥青混凝土路用性能

2.4隔热层材料路用性能检验

2.5小结

第3章集热及融雪化冰沥青路面传热机理和材料热物性

3.1集热及融雪化冰沥青路面传热机理分析

3.2路面材料热物性的测量

3.3传导沥青胶浆热物性

3.4传导沥青混凝土热物性

3.5隔热层材料热物性

3.6小结

第4章传导沥青混凝土抗水温冲击性能

4.1原材料和试验方法

4.2冻融对沥青混凝土体积性能的影响

4.3冻融对劈裂强度的影响

4.4温度冲击对传导沥青混凝土路面功能的影响

4.5小结

第5章沥青路面流体加热融雪化冰试验

5.1混凝土太阳能集热及融雪试验装置设计

5.2试验大板的制备与试验方法

5.3流体加热沥青路面融雪效果

5.4沥青路面换热器的维修与养护

5.5小结

第6章沥青路面太阳能集热试验

6.1导热相填料对沥青混凝土路面温度场的影响

6.2集热对沥青混凝土路面温度场的影响

6.3室内小板集热性能试验

6.4室外集热性能试验

6.5小结

第二篇数值模拟

第7章传导沥青路面融雪化冰性能优化设计

7.1沥青路面热传导计算方法

7.2传导沥青路面融雪化冰模型的建立

7.3传导沥青路面换热管道的优化布置

7.4传导沥青路面融雪化冰性能预估

7.5小结

第8章传导沥青路面夏季温度场数值模拟

8.1传导沥青路面温度场模型的建立

8.2传导沥青路面夏季温度场数值模拟

8.3小结

第9章动载作用下传导沥青路面黏弹性响应分析

9.1理论基础

9.2传导沥青路面力学模型的建立

9.3移动荷载下传导沥青路面黏弹性响应分析

9.4小结

第10章结论与展望

10.1研究结论

10.2展望

参考文献

后记 2100433B

利用沥青混凝土自身的优势，设计出传导沥青路面用于冬季路面融雪是目前国内外专家学者普遍研究的课题。本书通过室内外实验对传导沥青混凝土在太阳能集热及融雪化冰应用上进行关于道路交通安全、可持续发展和新型环保绿色建材等方面的探索性扩展研究；对换热路面结构与材料组成、导热沥青混凝土性能和沥青路面集热与融雪化冰性能等方面进行了创新设计与研究。

该领域研究人员。

沥青为黑色材料，吸热能力强，因而在夏季易引起更高的路面温度，导致车辙、推挤等病害，对道路耐久性、交通安全和生态环境造成严重影响。本项目将相变材料PCM作为沥青混凝土的功能组分，利用其相变吸热、体系近似恒温的特性，控制路面温度，以解决路面高温产生的系列问题。首先，基于沥青混凝土的车辙动稳定度和夏季宜居环境要求，确定了夏季沥青路面控温范围为沥青软化点或当量软化点±（3～5）℃，以此作为PCM相变点的选取依据。为解决PCM在沥青混凝土中的植入技术问题，采用多孔矿物载体材料（有机化蒙脱土OMMT与钢渣集料）制备了微粉系与集料系两种类型的定型相变材料SSPCM，同时采用商用的SSPCM，分析了其热性能、组成结构、微观形貌，研究了不同SSPCM对沥青性能的影响，优选出可用于制备相变沥青混凝土的SSPCM。以武汉地区气候特点为基础，借鉴SHRP计划相关规范，计算了PCM的理论掺量。在此基础上，采用热拌、冷拌与自流平灌浆技术制备了3种不同类型的相变控温沥青混凝土，并采用室内模拟太阳辐射环境的升温试验、轮辙试验、三点弯曲实验以及Hot Disk导热系数仪，分别研究了不同混凝土的控温性能、高低温路用性能与热学性能，结果发现采用灌浆技术制备的相变控温水泥沥青复合式混凝土能实现控温功能与路用性能的平衡，具有较好的工程应用前景。该复合混凝土车辙动稳定度达到21000次/mm，弯曲劲度模量14385MPa，分别为通密级配沥青混凝土的3.6倍、6.6倍；同时其导热系数大则导热散热快，且其体积热容小，则显热储热能力小，因此该混凝土路面在夏季更不易产生高温病害。最后，基于路面温度场理论和沥青的粘-温特性，建立了相变控温水泥沥青复合式混凝土路面的控温效果模型，通过ANSYS软件分析，模拟了该路面在夏季持续高温天气下的温度场分布，并采用三层叠加车辙板进行室外光照试验，验证和评价了温度场模拟结果。该项目研究成果以系列文章发表在国内外专业杂志上，目前已发表论文8篇，其中SCI收录2篇、EI收录5篇；申请国家发明专利2件，其中1件已授权；培养本科生3名、硕士生4名。该项目研究成果为解决沥青路面高温所产生的系列问题提供了理论基础与技术指导。 2100433B

沥青为黑色材料，吸热能力强，夏季易引起路面高温，对道路耐久性、交通安全和生态环境造成严重影响。本项目拟将相变材料作为沥青混凝土的功能组分，利用其相变吸热、体系近似恒温的特性，控制路面温度，以解决路面高温产生的系列问题。为实现相变材料与沥青混凝土的融合，拟将固-液有机相变材料与多孔矿物载体材料复合改性，以集料与填料形式制备出定形相变材料；采用模糊理论-均匀设计-统计调优有机结合的方法，结合沥青混合料设计原理，制备出能调节路面温度的相变控温沥青混凝土。采用连续介质损伤力学理论研究车辆荷载-温度耦合作用对其热学性能、路用性能及微观结构的影响机制；基于路面温度场理论和沥青的粘-温特性，建立路面控温效果模型，为解决路面高温问题提供新技术和理论基础。本项目的开展对提高和保证道路工程结构的耐久性和安全性，实现道路工程与环境友好目标具有重要的理论和实际意义。

传导耦合又可以分为直接传导耦合和公共阻抗传导耦合。

直接传导耦合是指干扰信号直接通过导线、金属体、电阻、电容、电感或变压器等实际元器件耦合至被干扰设备而对电路产生干扰噪声。公共阻抗传导耦合是指噪声源和信号源具有公共阻抗时的传导耦合。

公共阻抗耦合一般发生在两个电路的电流在流经一个公共的阻抗时，一个电流在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，主要原因是不良的接地方式。常见的公共阻抗耦合有公共地和电源阻抗两种。电磁噪声通过印刷版电路和机壳接地线、设备的公共安全接地线以及接地网络中的公共低阻抗时产生公共地阻抗耦合；噪声通过交流供电电源及直流供电电源的公共电源阻抗时，产生公共电源阻抗耦合 。