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中国科技论文 2024年第4期19卷 407-413,442页

作者：彭波刘维苟国涛吕雪颖苏佑鹏长安大学公路学院西安710064 咸阳市农村公路服务中心陕西咸阳712000

为确定DTC相变材料(phase change material,PCM)在沥青路面中的融雪效果及评价指标,通过设计室内和室外融雪试验,以未掺加相变材料的沥青混合料试件作为对照组,研究并分析低温下相变沥青混合料的融雪效果。结果表明:相变材料在沥青混合... 详细信息

为确定DTC相变材料(phase change material,PCM)在沥青路面中的融雪效果及评价指标,通过设计室内和室外融雪试验,以未掺加相变材料的沥青混合料试件作为对照组,研究并分析低温下相变沥青混合料的融雪效果。结果表明:相变材料在沥青混合料中具有明显的调温作用,掺量越大,融雪效果越明显;相变材料掺量为0.5%、积雪厚度分别为1.5 cm和3.0 cm时,与普通沥青混合料相比,相变沥青混合料融雪速率分别提高19.0%和16.0%。基于室内和室外融雪试验,提出以积雪厚度变化率(Δh)和余雪覆盖率(residual snow coverage,RSC)作为相变沥青混合料融雪效果的综合评价指标。

关键词：相变沥青混合料室内融雪试验室外融雪试验融雪效果评价指标

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相变沥青混合料的制备与调温机理研究

相变沥青混合料的制备与调温机理研究

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作者：边鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

沥青混凝土路面黑度大，吸热能力强，容易引发高温车辙等相关病害，据统计国内外每年80%以上的道路养护维修费用都用于高温车辙等病害的处理，浪费了大量的人力、物力和财力;国内外通常采用沥青改性、掺加纤维、优化级配等手段被动应对... 详细信息

沥青混凝土路面黑度大，吸热能力强，容易引发高温车辙等相关病害，据统计国内外每年80%以上的道路养护维修费用都用于高温车辙等病害的处理，浪费了大量的人力、物力和财力;国内外通常采用沥青改性、掺加纤维、优化级配等手段被动应对沥青混凝土路面所处光热环境变化和车辆重载的影响，但效果有限;另外沥青混凝土路面铺筑面积广，加剧了城市热岛效应。因此，本文从主动控制沥青混凝土温度场角度出发，开展了相变原理、材料耐热性、相变沥青流变性及改性机理、相变材料导入封装工艺以及相变沥青混合料调温效果和调温机理等方面的研究，为相变沥青混合料的实际工程应用奠定了基础。建立共晶系相变理论预测模型，应用该模型对二元体系热物性参数进行预测，通过步冷曲线法绘制二元相图并对模型进行了验证，发现该相变模型预测可靠。提出了路面用相变材料的技术标准并进行筛选，应用差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TG）和红外光谱分析法（FTIR）对所选相变材料的耐热性进行了分析，发现PEG类耐热性良好。开展了不同相变材料对沥青三大指标的影响研究，表明PEG4000掺量20%时对沥青三大指标影响较小。鉴于相变材料特定温度域的相变特性，采用动态剪切流变仪（DHR）分析了温度扫描模式下相变沥青的高温、低温及疲劳性能，表明相变材料的直接掺入对沥青的流变性均有一定影响。应用FTIR和荧光显微镜技术开展了相变沥青改性机理研究，表明相变材料与沥青之间没有发生化学变化，相变颗粒在沥青中成不均匀微米级分布。应用压汞法开展了陶粒孔隙结构特性的表征研究，筛选出C3和C5陶粒为本试验用。应用工业CT开展了相变材料导入效果的研究，表明相变材料的导入率为32～42%，导入效果良好。提出了高温抽真空导入环氧固化封装工艺，以玻璃态转变温度Tg和维氏硬度为评价指标，表明该环氧封装层性能良好，同时应用该工艺制备复合相变集料，分析了复合相变集料的热物性、相变稳定性以及耐热性，表明各项性能良好。在制备相变沥青混合料的基础上，应用瞬态平板热源法（Hot Disk）、非稳态导热法（设计试验）以及比热容间接测量法开展了热扩散系数和比热容C的测定研究，表明相变温度域的波峰增大及的波谷减小是相变调温的关键。分析了沥青混凝土路面光热环境影响因素并自行设计制造了太阳光热温控箱，开展了相变沥青混合料调温效果试验研究，室内试验测定结果表明可降温8～10℃，相变调温效果良好。开展了相变沥青混合料的路用性能验证研究，表明：直接掺入法制备的相变沥青混合料的路用性能，随相变材料掺量的增大而降低，而同比掺入复合相变集料的相变沥青混合料的路用性能良好。

关键词：相变沥青混合料相变理论模型耐热性流变性导入封装工艺调温机理

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相变沥青混合料与热反射涂层协同作用对沥青路面性能的影响

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绿色建筑 2021年第6期13卷 106-108页

作者：陆美荣柴冲冲韦坤陈辉上海市建筑科学研究院有限公司上海201108 上海城建日沥特种沥青有限公司上海200040 上海公路桥梁(集团)有限公司上海200433

通过直掺法将相变材料添加到沥青混合料中,并在沥青混合料表面涂覆热反射涂层,研究相变材料掺量对沥青混合料的降温性能、高温稳定性和低温抗裂性的影响。结果表明:相变沥青混合料与热反射涂层协同作用可降低沥青的温度敏感性。当相变... 详细信息

通过直掺法将相变材料添加到沥青混合料中,并在沥青混合料表面涂覆热反射涂层,研究相变材料掺量对沥青混合料的降温性能、高温稳定性和低温抗裂性的影响。结果表明:相变沥青混合料与热反射涂层协同作用可降低沥青的温度敏感性。当相变材料的掺量为0.3%时,相变沥青混合料降温最高达8.3℃;当相变材料掺量增加到0.4%时,相变材料对沥青混合料的动稳定度产生不利影响。

关键词：相变沥青混合料热反射涂料降温性能沥青路面

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相变材料对沥青混合料热物性的影响

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中外公路 2017年第3期37卷 230-233页

作者：张晓磊李琳黄河水利职业技术学院河南开封475004 郑州财经学院

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(PEG2000/SiO_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺... 详细信息

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(PEG2000/SiO_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺量的相变沥青比热峰值分别为1.3和1.15J/(g·K),而基质沥青混合料的比热容随温度改变数值变化较为微小;3%、5%掺量的沥青混合料在40℃时相变沥青混合料开始相变,50℃左右导热系数达到最小约为1.17和1.0 W/(m·K),相变沥青混合料导热系数图呈凹曲线,添加相变材料可以在其相变温度段降低其导热系数,有效提高路面的高温稳定性。

关键词：热物性相变沥青混合料比热容导热系数

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融雪相变微胶囊制备及相变沥青和混合料性能研究

融雪相变微胶囊制备及相变沥青和混合料性能研究

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作者：刘昕烨哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

北方低温雨雪冰冻天气下的路面极易产生积雪和结冰,严重影响了路面交通安全运输,也对国民经济的正常运行造成了巨大的隐患。针对路面积雪结冰问题,本文从主动调节沥青路面温度的角度出发,制备了微胶囊相变材料掺入到沥青路面中,利用其... 详细信息

北方低温雨雪冰冻天气下的路面极易产生积雪和结冰,严重影响了路面交通安全运输,也对国民经济的正常运行造成了巨大的隐患。针对路面积雪结冰问题,本文从主动调节沥青路面温度的角度出发,制备了微胶囊相变材料掺入到沥青路面中,利用其在环境温度高于相变温度时储存热量,低温时释放潜热,延缓路面降温,降低低温雪冻天气下的路面结冰和结霜的影响,起到路面主动化雪的功效。本文采用原位聚合法,以十四烷作为相变芯材,尿素改性密胺树脂为壳材,制备可以在低温条件下进行储能和放热的相变微胶囊。采用扫描电镜（SEM）、激光粒度分析仪、差示扫描量热计（DSC）和热重分析仪（TG）,探究了不同乳化工艺、壁材成分和成壁条件对微胶囊形貌、粒径、热稳定性和潜热的影响,试验结果确定了十四烷相变微胶囊的最佳制备工艺,该工艺条件下形成的微胶囊呈现规则均匀的球形颗粒,其形貌良好,壁材光滑,相变潜热值可达119J/g,微胶囊粒径集中在10μm～20μm。将在最佳制备工艺条件下得到的微胶囊以均匀搅拌的方式加入到沥青中,制备相变沥青,并分析其化学成分、三大指标和流变特性的变化。研究表明,与普通沥青相比,微胶囊相变沥青的性能并未发生显著变化,微胶囊与沥青并不发生化学反应,且微胶囊壳材密封性能良好,仅有少部分芯材泄漏并且进入到沥青中,成为沥青中的轻质组分。在制备相变沥青的基础上,制备相变沥青混合料分析其热物理特性。基于瞬态平板热源法采用Hot Disk热常数分析仪、非稳态导热法自行设计混合料导热试验和DSC间接测量法,对相变沥青混合料的热导系数、热扩散率和比热容进行研究,结果表明,在相变温度域内相变沥青混合料的热导系数和比热容发生突变,相变沥青混合的热扩散率也要略高于普通沥青混合料,热参数的变化表明了相变沥青混合料在相应的温度域内具有良好的调温特性。采用室外实际调温和室内模拟调温的方法,评价了相变沥青混合料在冬季和低温下的调温效果,验证了其在降温中因潜热的释放具有延缓降温的效果。在实际降雪过程中,相变车辙板可以降低表面和雪层的粘附性,在一定程度上起到“小雪可化”的功效。本文最后对微胶囊相变沥青混合料开展了路用性能研究,研究表明,相变沥青混和料的路用性能良好,微胶囊对混合料性能影响较小。

关键词：相变材料微胶囊相变沥青相变沥青混合料热物理性能主动调温抗冰融雪

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