一种具有传热方向性的沥青路面及其热导效应测试方法技术

本发明专利技术公开了一种具有传热方向性的沥青路面及其热导效应测试方法，所述路面包括3层，且自上而下结构层比热容逐渐增大；所述路面的上面层为普通沥青混合料，中面层为添加相变颗粒的沥青混合料，下面层为聚氨酯混合料。本发明专利技术通过路面各结构层所用材料比热容的梯度，实现了路面内热量从上至下的传递，有助于降低路面温度，减缓路面高温引起车辙等永久变形；本发明专利技术所述方法能够同步测量并分析照射到路表的太阳辐射强度、从路表反射出去的辐射强度、路面内部温度、近路面温度等；本发明专利技术的复合试件成型模具、保温夹具和热导效应的测试方法，具有制作方便、操作简便的优势，能够对路面混合料热导效应进行综合、全面的评价。

A test method for asphalt pavement with heat transfer direction and its thermal conductivity effect

The invention discloses a test method of asphalt pavement and its thermal conductivity effect with heat transfer direction, the road includes 3 layers, and the heat capacity increases gradually from top to bottom layer; the upper layer pavement is the common asphalt mixture in the surface layer of asphalt mixture added phase particles, the bottom layer is polyurethane mixture. The present invention through each pavement layer material specific heat gradient, the heat in the road from top to bottom, helps to reduce surface temperature, reduce pavement permanent deformation caused by high temperature rutting; the method of the invention can synchronously measure and analyze the exposure to the road surface of the solar radiation intensity, from the road table reflected radiation intensity, temperature, near surface temperature of pavement; test method of composite mould, fixture and insulation thermal conductivity effect of the invention has simple operation, convenient manufacture, advantages, can be integrated and comprehensive evaluation of pavement mixture thermal effect.

【技术实现步骤摘要】
一种具有传热方向性的沥青路面及其热导效应测试方法
本专利技术属于工程
，涉及一种功能性沥青路面，具体为一种具有传热方向性的沥青路面及其热导效应测试方法。
技术介绍
随着城市规模的不断扩大和基础设施建设的快速发展，城市热导效应已成为危害人体健康，影响人们正常生活和工作的重要因素。一般认为，城市高楼密度大、空气流通慢、排放热量多、铺装道路广等是造成城市热导效应的主要原因。其中城市铺装的水泥路面和沥青路面等被认为是城市热导的首要原因，一方面由于人工铺装道路不透水，导致城市地表含水量小，难以通过水分蒸发形式降低城市温度，另一方面城市道路沥青路面吸收了大量的太阳辐射，而辐射的反射量较小，从而引起很高的路表温度。可见，从城市道路角度来看，雨水的不可渗透和太阳辐射的低反射率是造成城市热导的本质原因。近年来，针对城市道路中雨水不可渗透的问题，我国在“海绵城市”建设中倡导铺设渗水路面、排水路面，期望雨水能够通过道路渗透到城市地表以下的土壤中或补充城市地下水，在高温季节通过水分的蒸发间接缓解城市热导效应。针对路面吸收太阳辐射多、反射太阳辐射少的问题，道路研究人员在一些路段尝试采用了浅色的太阳热反射涂层，有效地降低了路表温度，但这类涂刷在路表的涂层，往往因其与路面之间的粘结性不足，在涂刷之后不久就出现了各种类型的破坏。除了路表涂层之外，研究人员还从理论上提出了一些新的路面结构形式或传热方式，比如在路面结构层采用导热系数“上小下大”的材料，即上、下面层采用添加漂珠、石墨粉的沥青混合料，使导热系数在路面厚度上具有梯度，当路表吸收太阳辐射后能快速的向下导出热量；再比如通过在路面结构内埋设钢棒，通过钢材快速导热的特性，调节路面结构内部温度。但是，受制于石墨粉成本高、钢棒对路面结构受力影响不明确和施工的难度，这些措施都没有得到应用。因此，除了排水和渗水路面之外，目前还没有一种成熟的路面结构能有效缓解热导效应。在路面热导效应的测试方面，目前主要采用红外温度计直接测试路表温度，通过对比不同形式路面的表面温度，说明降低热导效应的效果。而热导效应的核心内容：照射到路表的太阳辐射强度、从路表反射出去的辐射强度、路面内部温度、近路面温度等都没有采用合适的方法加以同步测试与分析。
技术实现思路
解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种能够缓解上层路面的温度，即降低路表温度和热导效应的路面结构；另外，获得一种能够同步测量并分析照射到路表的太阳辐射强度、从路表反射出去的辐射强度、路面内部温度、近路面温度等的方法，本专利技术提供了一种具有传热方向性的沥青路面及其热导效应测试方法。技术方案：一种具有传热方向性的沥青路面，所述路面包括3层，且自上而下结构层比热容逐渐增大；所述路面的上面层为普通沥青混合料，中面层为添加相变颗粒的沥青混合料，下面层为聚氨酯混合料。优选的，所述上面层的普通沥青混合料为普通密级配沥青混合料AC-13，比热容为1.652MJ/m3K。优选的，所述中面层的添加相变颗粒的沥青混合料为采用0.6～1.18mm的聚乙二醇和硅溶胶相变材料等体积替代沥青混合料中同粒径矿料。具体制备方法为：按温度凝胶法把分子量4000的聚乙二醇和硅溶胶，按质量比7:10制成相变颗粒，其粒径为0.6～1.18mm，并且等体积替换AC-20混合料中相同粒径范围的细集料，制成相变AC-20，测试得到其比热容在35℃以下为1.625MJ/m3K，在35℃以下发生相变后为1.940MJ/m3K，把相变AC-20作为路面中面层材料。优选的，所述下面层的聚氨酯混合料是以双组分聚氨酯等体积替代沥青混合料中的沥青结合料制成，其中聚氨酯以异氰酸酯为A组分，以聚醚多元醇和季戊四醇为B组分，两组分混合获得。具体为：将密级配沥青混合料AC-25中沥青结合料完全替换成等体积的双组份聚氨酯结合料，制成聚氨酯混合料PC-25，测试得到PC-25的体积比热容为2.217MJ/m3K，把PC-13作为路面下面层。以上述方案制备的沥青路面是一种从路表向下比热容逐渐增大的路面结构，在太阳辐射热量作用下，路面结构的温度是自上向下传递的；传递过程中比热容越大的结构层，温度上升得越慢，温度越低；由温度高处的结构上层传递下来的热量就越多，缓解了结构上层的温度，起到了降低路表温度和热导效应的作用。一种具有传热方向性的沥青路面热导效应的测试方法，所述方法包括以下步骤：第1步、采用逐层铺设逐层碾压的方法，按普通沥青混合料上面层、相变沥青混合料中面层和聚氨酯混合料下面层成型长方体状的三层复合试件，并在成型过程中在每层混合料的竖向中间位置预埋针式温度计。具体为：为了测试比热容递增的上述路面结构的热导效应，需要完成对路面各结构层的成型，且为后续路面结构内温度的测试提供平台，为此设计了三层复合试件成型模具。该模具为顶部开口的箱形钢制模具，它由底板和侧板组成。底板边长为40cm，厚度为2cm；侧板分为三层，每层侧板由5块组成，其中3块为长度33cm、厚度3cm的长侧板，另2块为长度分别为15cm和18cm，厚度均3cm，且边部有半圆缺口的短侧板，2块短侧板拼成中间有通孔的长侧板，以供针式温度计的插入。与底板接触的5块底层侧板高度为8cm，其上为5块高度为6cm的中层侧板，上层为5块高度为4cm的侧板。底层侧板与底板之间通过螺栓连接，相邻两层侧板也通过螺栓连接。复合试件的成型方法为：按照图1所示的结构，首先在底板上安装下层侧板，并采用轮碾法成型厚度为8cm的聚氨酯混合料PC-25，在轮碾结束后，立即采用针式温度计水平插入侧板的圆孔内15±1cm；待聚氨酯完全固化后，至少24h，在下层侧板上安装中层侧板，在PC-25之上轮碾压实成型厚度6cm的相变AC-20，并在中层侧板内水平插入针式温度计，插入深度为15±1cm；12h后安装上层侧板，成型上层的沥青混合料AC-13，在上层插入15cm水平深度的温度计后，再轮碾5次AC-13，使其表面平整后，得到包含上中下三层结构的复合试件。第2步、对长方体复合试件的四个侧面和底面粘贴铝箔保温材料，并由网状格栅夹紧，在网状格栅上的拉钩上安装试件表面温度计和两个太阳辐射感应器。具体为：在测试混合料三层复合试件的热导效应时，为了避免空气温度从侧面传导至混合料内部，或者太阳光照射到试件侧面，而导致测试结果不准确，设计了复合试件的保温夹具，它包括：上述成型模具的底板、4片钢制网状格栅、4个中间穿孔的螺栓和铝箔保温卷材。采用上述保温夹具，按照以下方法完成对复合试件的保温裹覆处理：首先，对成型后的复合试件脱去侧板，并在底板上铺设一层铝箔保温卷材后，再放置复合试件；第二，把中间穿孔的4个螺栓分别拧入底板的4边，每条边拧入一个螺栓；第三，在复合试件的每个侧面，分别贴上铝箔保温卷材，确保银色铝箔面朝外侧，且试件侧面的温度计完好；第四，把网状格栅，插入拧入螺栓的孔中，并把格栅的固定栓，插入底板的孔中；第五，采用拉钩从复合试件的上表面上勾住相互平行的两片格栅，确保格栅稳定，且铝箔保温材料紧密包裹住复合试件侧面。第3步、通过双通道太阳辐射强度计、试件表面温度计和预埋的温度计，测试照射到试件上表面的强度、从试件表面反射出去的强度、试件内各层混合料内部温度和试件表面温度，并以反射强度与入射强度的比值作为反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有传热方向性的沥青路面，其特征在于，所述路面包括3层，且自上而下结构层比热容逐渐增大；所述路面的上面层为普通沥青混合料，中面层为添加相变颗粒的沥青混合料，下面层为聚氨酯混合料。

【技术特征摘要】
1.一种具有传热方向性的沥青路面，其特征在于，所述路面包括3层，且自上而下结构层比热容逐渐增大；所述路面的上面层为普通沥青混合料，中面层为添加相变颗粒的沥青混合料，下面层为聚氨酯混合料。2.根据权利要求1所述的一种具有传热方向性的沥青路面，其特征在于，所述上面层的普通沥青混合料为普通密级配沥青混合料AC-13，比热容为1.652MJ/m3K。3.根据权利要求1所述的一种具有传热方向性的沥青路面，其特征在于，所述中面层的添加相变颗粒的沥青混合料为采用0.6～1.18mm的聚乙二醇和硅溶胶相变材料等体积替代沥青混合料中同粒径矿料。4.根据权利要求1所述的一种具有传热方向性的沥青路面，其特征在于，所述下面层的聚氨酯混合料是以双组分聚氨酯等体积替代沥青混合料中的沥青结合料制成，其中聚氨酯以异氰酸酯为A组分，以聚醚多元醇和季戊四醇为B组分，两组分混合获得。5.一种具有传热方向性的沥青路面热导效应的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第1步、采用逐层铺设逐层碾压的方法，按普通沥青混合料上面层、相变沥青混合料中面层和聚氨酯混合料下面层成型长方体状的三层复合试件，并在成型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，张文明，姚成，周政，马谢，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32