【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路面工程建设，特别是一种相变粗骨料的掺量计算方法、制作方法及调温路面。
技术介绍
1、多年冻土具有热敏感性，在多年冻土区修筑工程构筑物面临冻胀和融沉的风险，而公路沥青路面具有“宽、厚、黑”的显著热学特征，沥青路面的吸热、大尺度冻土路基聚热效应，使得多年冻土上限不断下探，冻土地基退化，引发热融、沉陷等路基病害，因此，必须要改善路面的强吸热效应，保护冻土，减少路基病害的发生与发展，改善路基服役状态。
2、相变储能是一种能够将能量以相变潜热的形式高密度储存的高新技术，如将该技术应用于冻土路基工程的强吸热沥青路面，当环境温度升高，吸热边界吸收热量，达到材料的相变温度时，即发生相态转变，储存大量热量，但自身温度基本不变，阻止热量下传。因此，如在路面结构中采用该技术，可以有效缓解冻土路基工程沥青路面强吸热面的升温速率，削减相对吸收热量。
3、相变储能技术在道路工程中已有应用场景，如在路面面层添加相变材料，形成调温路面，缓解城市热岛效应；在冰雪路段铺设相变集热路面，日间收集热能，主动融雪；在大体积混凝土添加相变材料，调节水化热，减少温度开裂等。以上技术在应用中也存在一些问题：如直接掺入，对沥青、混凝土的强度等指标影响明显；以二氧化硅、硅藻土、陶砂等多孔介质为载体，在反复交通荷载作用下，存在磨损、泄露风险；高温拌合等施工工艺造成相变储能性能衰减迅速。目前在路面工程中应用相变材料，多在面层中应用，且多采用多孔介质载体封装，存在易磨损、破坏等风险。
4、综上，如何能够在不影响路面强度指标的情况下，减
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的路面结构中的相变材料储能性能不易保证的问题，提供一种相变粗骨料的掺量计算方法、制作方法及调温路面。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种相变粗骨料的掺量计算方法，包括如下步骤：
4、设定调温水稳层的调控温差；其中，调控温差为调温水稳层的峰值温度与常规水稳层的峰值温度之差；调温水稳层中掺有相变粗骨料，常规水稳层中未掺有相变粗骨料。
5、基于调控温差计算调控热量；其中，当常规水稳层的温度改变量为调控温差时，常规水稳层热量改变量为调控热量。
6、基于调控热量，计算调温水稳层中相变粗骨料占据的体积。
7、可选地，在设定调温水稳层的调控温差之前，方法还包括：
8、基于常规水稳层的峰值温度，计算调温水稳层的峰值温度。
9、可选地，调温水稳层的峰值温度利用公式：
10、
11、进行计算；其中，为调温水稳层的峰值温度，为常规水稳层的峰值温度，为常规水稳层的放热起始时间，为常规水稳层的放热终止时间，为调温水稳层的放热起始时间，为调温水稳层的放热终止时间。
12、可选地，在计算调温水稳层中相变粗骨料占据的体积之后，计算方法还包括：
13、基于调温水稳层中相变粗骨料占据的体积，计算调温水稳层中相变粗骨料的掺量比。
14、可选地，利用公式：
15、
16、进行计算调温水稳层中相变粗骨料的掺量比；其中；为调温水稳层中的常规粗骨料占据的体积，≥0；为调温水稳层中，其除去常规粗骨料和相变粗骨料之外物质占据的体积；为调温水稳层中相变粗骨料占据的体积。
17、可选地，调控热量利用公式：
18、
19、进行计算；其中，，为调控温差，为调温水稳层的峰值温度，为常规水稳层的峰值温度，为调控热量，为常规水稳层中除去常规粗骨料之外物质的比热容，为常规水稳层中除去常规粗骨料之外物质的密度，为常规水稳层中除去常规粗骨料之外物质的体积，为常规水稳层中常规粗骨料的比热容，为常规水稳层中常规粗骨料的密度，为常规水稳层中常规粗骨料的体积。
20、可选地，常规水稳层与调温水稳层满足公式：
21、=，
22、=。
23、可选地，调温水稳层中相变粗骨料占据的体积利用公式：
24、
25、进行计算；其中，为调温水稳层中相变粗骨料占据的体积，为相变粗骨料的相变潜热，为相变粗骨料的密度。
26、一种相变粗骨料的制作方法，用于上述的掺量计算方法，制作方法包括：
27、制作金属壳体。
28、对金属壳体打孔。
29、通过打孔向所述金属壳体内注入相变材料。
30、封装金属壳体的孔。
31、一种调温路面，采用上述的方法，调温路面包括依次设置的面层、调温水稳层和底基层。
32、可选地，相变粗骨料包括金属壳体和设于金属壳体中的相变材料。
33、可选地，相变材料满足：
34、过冷度≤5℃；
35、相变温度≥10℃；
36、潜热量≥120j/g。
37、可选地，相变粗骨料具有非规则外型，以使相变粗骨料与调温水稳层中的其他材料相互嵌挤。
38、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
39、本申请公开了一种相变粗骨料在调温水稳层中的掺量计算方法，包括如下步骤：
40、设定调温水稳层的调控温差；其中，调控温差为调温水稳层的峰值温度与常规水稳层的峰值温度之差；调温水稳层中掺有相变粗骨料，常规水稳层中掺有相变粗骨料。
41、基于调控温差计算调控热量；其中，当常规水稳层的温度改变量为调控温差时，常规水稳层热量改变量为调控热量。
42、基于调控热量，计算调温水稳层中相变粗骨料占据的体积。
43、相变粗骨料的掺入目的，是为了降低水稳层的峰值温度，比如将水稳层的峰值温度由降低至，其中，可以理解为常规水稳层的峰值温度，可以理解为调温水稳层20的峰值温度。基于此，先计算出调控温差，再计算出调控热量，最后计算调温水稳层中相变粗骨料占据的体积。
44、如此，在一方面，由于相变粗骨料掺入调温水稳层中而非面层，故可以避免受到磨损、破坏，进而保证相变粗骨料的储能性能。
45、另一方面，由于相变粗骨料掺入过少则无法达到预期的调控温差，水稳层的峰值温度无法降低至预期值，将无法对路面充分保护，尤其对于冻土路基，水稳层如无法达到预期的调控温差，则将导致路面出现热熔、沉陷等路基病害；而相变粗骨料掺入过多则将升高路面投入成本，造成相变材料的浪费。故通过上述计算，可在有效降低峰值温度的同时精确控制相变粗骨料的掺入量，尤其对于冻土路基，能够在有效降低峰值温度同时，降低相变粗骨料的物料成本，进而在路面建设的过程中，满足预期保护效果的同时降低路面投入成本，具有很好的经济效益。
46、在第三方面，本申请的调温路面的应用场景通常为冻土区，利用相变粗骨料的金属壳体良好的导热性能，可以使相变粗骨料快速、充分发挥相变储能作用，阻止热量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相变粗骨料的掺量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：设定调温水稳层（20）的调控温差；其中，所述调控温差为调温水稳层（20）的峰值温度与常规水稳层的峰值温度之差；所述调温水稳层（20）中掺有相变粗骨料（30），所述常规水稳层中未掺有所述相变粗骨料（30）；基于所述调控温差计算调控热量；其中，当所述常规水稳层的温度改变量为所述调控温差时，所述常规水稳层热量改变量为所述调控热量；基于所述调控热量，计算所述调温水稳层（20）中所述相变粗骨料（30）占据的体积。
2.根据权利要求1所述的掺量计算方法，其特征在于，在所述设定调温水稳层（20）的调控温差之前，所述方法还包括：基于所述常规水稳层的峰值温度，计算所述调温水稳层（20）的峰值温度。
3.根据权利要求2所述的掺量计算方法，其特征在于，所述调温水稳层（20）的峰值温度利用公式：
4.根据权利要求1～3中任一项所述的掺量计算方法，其特征在于，在计算所述调温水稳层（20）中所述相变粗骨料（30）占据的体积之后，所述计算方法还包括：
5.根据权利要求4所述的掺量计算方法，其特征在于，利
6.根据权利要求5所述的掺量计算方法，其特征在于，所述调控热量利用公式：
7.根据权利要求1～3中任一项所述的掺量计算方法，其特征在于，所述调温水稳层（20）中所述相变粗骨料（30）占据的体积利用公式：
8.一种相变粗骨料的制作方法，其特征在于，用于权利要求1～7中任一项所述的掺量计算方法，所述制作方法包括：
9.一种调温路面，其特征在于，采用权利要求1～7中任一项所述的掺量计算方法，所述调温路面包括依次设置的面层（10）、调温水稳层（20）和底基层（50）。
10.根据权利要求9所述的调温路面，其特征在于，所述相变粗骨料（30）包括金属壳体和设于所述金属壳体中的相变材料。
11.根据权利要求10所述的调温路面，其特征在于，所述相变材料满足：
12.根据权利要求9所述的调温路面，其特征在于，所述相变粗骨料（30）具有非规则外型，以使所述相变粗骨料（30）与所述调温水稳层（20）中的其它材料相互嵌挤。
...【技术特征摘要】
1.一种相变粗骨料的掺量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：设定调温水稳层（20）的调控温差；其中，所述调控温差为调温水稳层（20）的峰值温度与常规水稳层的峰值温度之差；所述调温水稳层（20）中掺有相变粗骨料（30），所述常规水稳层中未掺有所述相变粗骨料（30）；基于所述调控温差计算调控热量；其中，当所述常规水稳层的温度改变量为所述调控温差时，所述常规水稳层热量改变量为所述调控热量；基于所述调控热量，计算所述调温水稳层（20）中所述相变粗骨料（30）占据的体积。
2.根据权利要求1所述的掺量计算方法，其特征在于，在所述设定调温水稳层（20）的调控温差之前，所述方法还包括：基于所述常规水稳层的峰值温度，计算所述调温水稳层（20）的峰值温度。
3.根据权利要求2所述的掺量计算方法，其特征在于，所述调温水稳层（20）的峰值温度利用公式：
4.根据权利要求1～3中任一项所述的掺量计算方法，其特征在于，在计算所述调温水稳层（20）中所述相变粗骨料（30）占据的体积之后，所述计算方法还包括：
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：金龙，胡彬华，董元宏，李自军，陈建兵，穆岩，彭惠，魏尧，裴万胜，孙田，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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