[發明專利]一種瀝青混凝土熱學性能參數的測試方法

有效

• 申請號: 202010330303.5
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111678943B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 祝棟林;王文強;劉福東
• 申請（專利權）人: 江蘇禹治流域管理技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

1.一種瀝青混凝土熱學性能參數的測試方法，其特征在于：采用瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置進行測試，所述瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置包括試樣槽、加熱組件、冷卻系統和溫度控制系統；所述試樣槽兩側均安裝有冷卻系統，冷卻系統均包括冷卻板、進水管和出水管，冷卻板安裝于試樣槽槽壁，冷卻板的兩端依次與進水管和出水管連通；所述加熱組件安裝于試樣槽內，加熱組件包括主加熱板、保護加熱板和銅板，銅板設置于試樣槽，銅板表面附有主加熱板，且銅板四周設有保護加熱板；試樣槽內放置瀝青混凝土試樣；

所述銅板將試樣槽隔成兩個子空間，兩個子空間內均可以放置瀝青混凝土試樣，每個子空間內的瀝青混凝土試樣均與對應的主加熱板、保護加熱板以及冷卻板接觸，且在放置瀝青混凝土試樣時，瀝青混凝土試樣與加熱板、冷卻板對齊；主加熱板上連接有溫度控制系統，通過溫度控制系統調整主加熱板的溫度；

所述保護加熱板的寬度為22-25mm，主加熱區域為50×50mm的正方形區域；所述銅板上主加熱區域四周開設有2×3mm的凹槽；

所述試樣槽內的瀝青混凝土試樣的下上兩側均設有隔熱層；

所述冷卻板整體呈板狀且由銅制成，冷卻板的一側與冷卻水直接接觸，冷卻板的一側與被加熱試件直接接觸；

所述的瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置的測試方法：包括以下步驟：

(1)獲得原始相應參數：

瀝青混凝土的比熱容C由下式計算獲得：

式中，λ為導熱系數，α為熱擴散系數，ρ為密度；

其中導熱系數通過下式計算獲得：

其中I為主加熱板的電流，V為主加熱板的電壓，d為瀝青混凝土試件的厚度，Ts為主加熱板穩定時的溫度值，Tc為冷卻板溫度值，A為主加熱區域面積；

根據固體材料中瞬態勢流的傅立葉方程，熱擴散系數與其他相關參數具有如下關系：

式中，x為深度；

根據能量平衡準則，主加熱板的溫度與時間的關系表示為：

式中，m_h為主加熱板質量，C_h為主加熱板比熱容，T_h為t時刻主加熱板的溫度值，q為主加熱板釋放的能量，A為主加熱區域面積；

(2)將瀝青混凝土試樣放置試樣槽內試驗：

在試驗開始前，保持瀝青混凝土試樣、主加熱板以及冷卻板三者溫度一致，記為Tc；隨著試驗的進行，在達到設定的溫度值Ts前，主加熱板與瀝青混凝土試樣溫度Th逐漸升高；在整個試驗過程中，冷卻板的溫度值保持不變為Tc；由此得式(3)與式(4)的解為：

式中η為系數，其值為：

特征值為以下方程的根：

將式(7)代入式(5)中可得：

(3)繪制試驗溫度-時間散點圖：

從試驗開始時，每隔20s記錄一次溫度差Th-Tc，繪制溫差-時間散點圖；選取一個特征值代入式(8)中，得到溫差-時間變化的理論結果；不斷調整特征值直至理論結果與試驗結果相吻合；

當特征值確定時，熱擴散系數通過下式計算獲得：