[發明專利]一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法

在審

• 申請號: 202211081356.3
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115376632A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 陳俊;袁曉文;黃嘉樂;戴京彤;陸永電;李琛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/08
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本發明提供了一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法，屬于相變瀝青路面領域，本發明通過結合瀝青路面溫度場及復合定形相變材料的熱物性參數，計算相變材料的相變完成度和溫度絕對差，對相變材料進行初步篩選，計算降溫貢獻率并且用降溫貢獻率表征相變材料對路面各個層位的作用效果。本發明提出的瀝青路面用相變材料分子量與使用層位的確定方法，能夠合理地對相變材料進行初步篩選，并且科學地向瀝青路面層位摻加相變材料。

技術領域

本發明屬于相變瀝青路面領域，具體涉及一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法。

背景技術

瀝青路面因具有行車安全、平整度高和易于維修養等優點而被廣泛采用。然而由于瀝青材料具有溫度敏感性，在高溫條件下會導致路面易出現車轍、擁包、推擠等熱穩性病害，這會降低瀝青路面的使用耐久性和行車穩定性，增加出現交通事故的風險。同時，瀝青路面吸收的輻射能量會不斷積聚并向周圍環境釋放，導致近地面空氣溫度升高，加劇城市熱島效應，這會增加城市地區的建筑能耗，并降低行人舒適度。

為了減輕高溫瀝青路面的負面影響，目前國內外的研究者采取的主要方式有：透水式路面、保水式路面、熱阻式路面以及熱反射涂層等。以上方法經過研究測試已被證實具有一定的降溫效果，但也存在一定的局限性，如透水式和保水式瀝青路面的力學性能相對較低，且需保持充足的水分，利用蒸發帶走路面熱量；熱阻式瀝青路面會導致熱量積聚在路面上面層，從而產生縱向溫度應力，降低路用性能；熱反射涂層會降低路面的抗滑性能，增加交通風險，同時存在剝落和開裂等耐久性問題。因此，尋找一種主動、高效的路面降溫方法已經變得刻不容緩。

近年來，相變材料的出現提供了主動降低路面高溫的可能。相變材料在建筑保溫領域中的應用較為成熟，主要集中在水泥混凝土結構和石膏板等建筑保溫材料中，通過相態的變化(固相、液相和氣相)吸收或釋放熱量，從而對溫度進行調節。然而將相變材料摻入瀝青混凝土中，降低瀝青路面高溫的研究仍處于探索階段。目前相變材料摻入瀝青路面中的研究缺乏理論基礎，并且瀝青路面由于溫度傳遞的滯后性會產生內部溫度梯度，對路面使用層位相變材料的相變溫度選擇也有待分析。

為此本發明提供一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法，通過對相變材料進行篩選以及對降溫貢獻率進行計算，從而可以更合理地確定相變材料種類和相變材料摻入層位。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法，通過計算相變完成度和絕對溫度差對相變材料進行篩選以及對降溫貢獻率進行計算，從而可以更合理地確定相變材料種類和相變材料摻入層位。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種瀝青路面用相變材料種類與使用層位的確定方法，包括以下步驟：

S1、通過利用ANSYS Fluent軟件，建立瀝青路面結構模型并對模型網絡進行劃分，設置瀝青路面模型的邊界條件，模擬獲得典型夏季高溫天氣下瀝青路面溫度場及縱向溫度梯度。

S2、制備復合定形相變材料試樣，使用熱重分析法(TG)和差式掃描量熱法(DSC)按照標準程序對已制備好的相變材料試樣進行試驗，以獲取復合定形相變材料的熱穩定性和相關熱性能參數；

S3、基于瀝青路面溫度場及復合定形相變材料的熱性能參數，使用相變完成度和溫度絕對差公式，計算不同分子量的相變材料在路面面層不同深處的相變完成度和溫度絕對差，結合這兩項指標篩選在瀝青路面中各個層位擁有較高相變完成度和較小溫度絕對差的復合定形相變材料。

S4、基于初步篩選的相變材料，確認相變瀝青路面中相變材料使用層位，并結合復合相變瀝青路面的物性參數，模擬道路路面降溫幅度與深度關系曲線。

S5、基于降溫道路路面降溫幅度與深度關系曲線，獲取相變材料使用層位瀝青混凝土對路面面層降溫貢獻率，表征相變材料對路面各個層位的作用效果。