PDF《基于相变材料的调温沥青路面应用研究进展》

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4 第6期林飞鹏等: 基于相变材料的调温沥青路面应用研究进展 料[16-18] ? 而无机多孔材料则是利用表面张力来防止熔 融的相变材料泄露[19-22] ? 其定形复合相变材料微观结 构如图

3 所示[23] ? 图3矿物基定形相变材料结构示意图[23] : ( a) 硅藻土多孔结 构? (b)相变材料填充孔结构 Fig?

3 Structure illustration of mineral~based form~stable phase change material[23] : ( a ) porous structure of diatomite? (b) pores filled with PCMs

3 路表温度模型与降温机理 许多学者对路表最高温度进行模型研究[24?25] ? 认为 其是空气温度、 纬度、 太阳辐射和其他经验系数的函 数? 但未考虑路面本身的热学性质? Qin[26] 提出了路表 最高温度 Tsmax 的理论模型? 如下式(1): Tsmax = Γ (1 - R) I0 P ω + T0 (1) 其中: Γ―与净辐射中热传导所占的百分比相关的拟合 常数? R―太阳辐射反射率? I0 ―日中太阳辐射量? P―路面热阻? 等于 kcρ? k、 c、 ρ 分别为路面 热导率、 热容、 密度? ω―角频率常数? 2π / (24?3600)rad? T0 ―回归常数? 根据上述模型理论? 通过改变材料的热学性质就成 为路面调 温的一种途径? Gui 等[27] 发现当热容值从1? 40*106 J/ m3 ?℃ 增大至 2? 80*106 J/ m3 ? ℃ ? 路表平均 最高温度降低约

3 ℃ ? Karlessi 等[28] 在砖表面涂红外反 射颜料和纳米相变材料? 比较表面最高温度? 结果表明 掺相变材料试件相比对照组试件温度降低

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8 ℃ ? 掺入PCMs 的路面具有显著高于传统路面的热容? 因此具 有更大的热阻? 白天以潜热形式吸收路表能量? 夜晚释 放热量以降低路表温度梯度?

4 基于相变材料的调温沥青路面 相变材料具有温度控制功能? 热能以潜热方式储 存? 保持系统温度恒定? Chen 等[29] 提出制备相变材料 仿生沥青混凝土? 随着吸收太阳能? 路表温度上升? 达 到相变温度后基本保持不变? 相比常规路面? 其路表最 高温度较低(图4)? 继而保证沥青路面高温稳定性? 对 于城市热岛效应也可起到缓解作用? 图4相变沥青路面降温模型[29] Fig?

4 Temperature cooling model of asphalt pavement with PCMs[29] 4?

1 相变沥青 研究者将相变材料以剪切的形式直接掺入沥青? 探 究相变改性沥青的热力学性能? 探讨相变调温路面的可 行性? 曹长斌[30] 与胡曙光[31?32] 将不同质量比例的聚乙 二醇(PEG)掺入熔融基质沥青中? 恒温低速搅拌后制备 相变沥青? 相变沥青的温度敏感性较基质沥青明显减 小? 高温稳定性得到改善? 但对延度等低温性能不利? Bian 等[33] 将肉豆寇酸和棕榈酸等相变材料直接掺入沥 青? 也发现相变材料直接掺入对于沥青的三大指标影响 显著? 武汉理工大学万路[34] 研究了不同种类不同掺量 的相变材料对沥青胶浆流变性能的影响? 相变材料的加 入会降低沥青的粘度? 在相变温度以前? 相变材料的掺 量越大? 沥青胶浆的复数模量也越大? 当温度高于相变 温度时? 相变材料的掺量越大? 沥青胶浆的复数模量越 小? 掺相变材料的沥青胶浆车辙因子在达到相变温度后 有小幅度的降低? 说明相变材料在发生相变后会对沥青 的抗车辙性能有所影响? 考虑相变材料的直接掺入对沥青的影响? 包括两个 方面: 相变材料本身对沥青组分的影响以及温度调控机 制对沥青流变性能的影响? 相变材料( 含多种饱和酸和 不饱和酸)使沥青饱和分含量增大? 而饱和分含量的增 加则会减小沥青稠度? 导致针入度增大、 延度降低? 软 化点测试中? 由于相变材料吸热后由固态转为液态? 内 部储存了大量热能? 使沥青在相同温度下表现得更加柔 软? 故而软化点有所降低? 抗变形能力降低? 相变材料 与沥青的直接复合还同时破坏了沥青的连续性? 低掺量 相变材料在低于相变温度时在沥青中呈 孤岛分布 状态[35] ?