[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

本發明公開一種瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置及測試方法，包括試樣槽、加熱組件、冷卻系統和溫度控制系統；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。本發明首先提供一種考慮了瞬態熱量交換的熱學性能參數的測試裝置，其次基于試驗裝置提出一種相關熱力學性能參數的計算方法，對于了解材料的熱力學性能參數以及考慮熱量交換的溫度分布模型的建立具有十分重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種材料測試技術，具體涉及一種瀝青混凝土熱學性能參數的測試方法。

背景技術

瀝青作為一種膠凝材料在路面混凝土中得到了廣泛的應用。瀝青混凝土路面在實際使用中表現出粘彈性，其中一個重要原因是組成瀝青分子的弱化學鍵容易受到溫度的影響，瀝青混凝土路面溫度的變化對其在荷載以及熱應力作用下的性能和使用壽命具有重要的影響。我國地域面積廣，大部分區域四季溫度變化明顯，了解瀝青混凝土路面的溫度分布有利于路面的養護，對于冬季路面的除冰與防冰工作也具有十分重要的意義。因此，為建立科學合理的路面溫度分布預測模型，有必要對瀝青混凝土的熱學特性進行研究。

目前，大部分的研究是針對穩態溫度分布下的路面開展的，但穩態溫度下路面的的溫度分布模型難以在實際工程中得到應用。路面處在暴露的條件下，其所處的環境往往會隨機變化，與此同時路面也會不斷的進行溫度交換。

因此，對瀝青混凝土在溫度場中的瞬態模擬對于導熱系數、熱擴散系數等熱學參數的測量具有十分重要的實際應用價值。基于此，一種科學有效的瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置和方法亟待開發。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種瀝青混凝土熱學性能參數的測試裝置及測試方法。

技術方案：本發明的一種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(例如采用焊接方式)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。

為提高測試效率，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。

為消除試樣邊緣的熱損失，保護加熱板的寬度為25mm，主加熱區域為50×50mm的正方形區域(考慮測試過程試件整體受熱的均勻性，試件尺寸不宜過大，主加熱區域的選擇為認為試件受熱均勻沒有熱量損失區域，因此采用50×50mm的正方形區域最優；主加熱區域為主加熱板減去保護加熱板部分的面積；)；為進一步減少沿加熱板的熱流，銅板上主加熱區域四周開設有2×3mm的凹槽。

為減少熱損失提高測試精度，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(采用耐高溫隔熱材料制成即可)。

進一步的，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；銅板的使用是為了與兩側試件均能均勻良好的接觸，并且其材質具有良好的導熱性；主加熱板整體通電發熱。

本發明還公開一種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：