相变沥青混合料调温效果及路用性能研究

为掌握相变沥青混合料调温效果及其路用性能,制备PEG2000/硅溶胶相变材料,研究其配比和掺量对沥青混合料调温效果的影响,进而就相变沥青混合料路用性能进行试验分析.结果表明:温度高于40℃后,PEG2000/硅溶胶相变材料能有效降低沥青混合料高温持续时间,且降温效果随相变材料中PEG2000比例提高呈先提高后降低趋势,随相变材料掺量增加呈线性提高趋势;沥青混合料升温过程中,其高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐提高,而沥青混合料升温稳定后,高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐降低;沥青混合料低温抗裂性随相变材料掺量增加呈先变好后变差趋势,掺量为3％时,低温抗裂性最优,水稳定性则随相变材料增加逐渐下降;推荐采用PEG2000与硅溶胶比例为5:10、掺量为3％制备相变沥青混合料,此时调温效果优良,且各项路用性能满足规范要求.     

相变储能路面发热融雪材料体系的试验研究

应用相变材料(PCM)于热融法路面除冰雪技术中,在实验基础上确定发热材料体系的材料组成、PCM的封装方式以及PCM发热体的结构,制备路面发热融雪材料体系试件.试验研究表明:通过PCM相变产生的能量缓释效应,可以改善发热材料体系的温度场分布并对其实现温度调控;相变储能路面发热融雪材料体系具有较高的蓄热能力和热稳定性,融雪效能大,在满足融雪功效的同时,热应力明显降低且节能.     

相变材料对水泥混凝土性能的影响

为了研究相变材料对水泥砂浆性能的影响,选用石蜡、PEG600 2种常见相变材料作为研究对象,以普通粘土陶粒和天然多孔浮石2种轻集料作为掺加载体,采用抗压强度试验、等温量热试验和TPS试验,系统分析了相变材料的掺入对水泥砂浆强度、水化和导热性的影响.结果表明：轻集料性质、级配,以及相变材料对水泥的影响是导致强度降低的直接原因;轻集料导致水泥砂浆导热性降低,低掺量相变材料对导热性的影响不显著.     

相变材料对沥青性质的影响

相变材料在公路交通领域的应用尚处于起步探索研究阶段。选择适宜于沥青混合料应用的有机类固液相变材料,通过针入度、延度、软化点试验,分析了相变材料及其掺量对沥青性质的影响。试验得出,随着相变材料掺量的增加,沥青针入度增大,5℃延度不断增大,10℃、15℃延度先减小后增大,软化点减小,短期热老化后的三大指标损失率均增大。结果表明,相变材料的掺入,有利于提高沥青的低温抗裂性能,但对短期老化后的长期性能和高温稳定性不利,在进一步研究与应用中应予以考虑。     

温差能驱动的水下滑翔机工作过程数值模拟

将焓法模型稍做变换后,用于求解温差能驱动水下滑翔机动力装置的相变过程,将温度场与液相分数场解耦,液相分数值由温度场确定.引入有效热导率来表示液相对流对相变过程的影响,计算结果与实验值吻合.对几种不同性质的材料进行了数值模拟分析,分别计算了比相变温度高5℃和10℃温差下,量纲一的量相界面的移动规律、液相分数随时间的变化情况,以及相变材料储能速率.结果表明,外界环境温度在5～30℃范围内,十六号凝胶性能优于其他材料.此外,以十六号凝胶为贮能材料,研究了对流换热系数、储能容器半径对相变过程的影响.     

沥青路面裂缝修补技术与灌缝材料分析

服务年限内的沥青路面普遍存在大量的开裂病害,为了保证沥青路面的使用性能,有效的做好预防养护工作,需要及时而有效的进行裂缝修补工作.在综合分析众多裂缝修补工艺和灌缝材料性能优劣的基础上,简要介绍沥青路面裂缝修补技术及灌缝材料的性能评价体系.此外设计一套用于评价灌缝材料高温粘附性的室内试验流程,并据此开展室内试验,验证评价四种常用灌缝胶的材料性能和修补效果.     

MA-PA复合EG相变材料的研制及热性能

以十四烷酸(MA)、十六酸(PA)为相变材料单体,制备了系列二元低共熔混合物(MA-PA),再以膨胀石墨(EG)为基体,采用多孔吸附法制备出MA-PA/EG复合相变材料.通过DSC、冷热加速循环和蓄、放热实验,研究了MA-PA/EG材料的热性能.结果表明,在MA-PA与EG最佳质量配比为15∶1的条件下,MA-PA/EG的熔化温度和凝固温度分别为44.99℃和44.42℃,熔化潜热和凝固潜热分别为156.9J/g和155.3J/g,EG对相变温度和潜热的影响不大;1 000次冷热加速循环后MA-PA/EG材料仍具有良好的热稳定性;EG可有效地提高MA-PA/EG材料的蓄、放热速率,且在固液相变过程中无液体侧漏.     

建筑相变储能技术研究现状与发展

作为一项重要的建筑节能技术,相变储能技术可解决建筑能源供求在时间、空间和强度上不匹配的矛盾.综述了建筑储能相变材料的制备与导热性能增强、相变单元传热特性及传热强化、建筑相变储能系统的研发与应用,总结了材料研发、系统性能评估、系统应用技术开发等3个方面的不足,指出了未来研究重点,即开发性能稳定且蓄放热能力强的相变材料、有效预测多物理过程和多相态储能系统的动态性能和实现无人工干预条件下储能系统的自主有效运行等.      

二十烷@二氧化硅复合相变储能材料的热化学性能

利用溶胶-凝胶法制备了正二十烷@二氧化硅复合相变储能材料.其中二十烷为相变主体材料,二氧化硅为基体材料,它能提供较强的结构强度,防止二十烷在熔化时发生泄漏现象.实验表明,在该复合材料中,二十烷不发生泄露的最大质量百分比可达到73％.使用红外(IR)、热重(TG)及差示扫描量热(DSC)等多种方法对该复合材料的结构与热性质进行研究.结果表明二十烷的亚甲基与二氧化硅的硅醇基之间有很强界面相互作用,可以改变二十烷的物理性质.该复合材料显示出与纯二十烷不同的相变特性,其储热能力高于二十烷,同时复合材料的热导率和二十烷相比有所增加.     

基于微观分析方法的沥青混合料抗车辙剂应用机理研究

为从本质上揭示车辙剂对沥青混合料抗车辙性能的增强机理,采用材料化学微观分析方法(扫描电镜分析(SEM)、红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)对掺加车辙王抗车辙剂的沥青胶结料进行了试验研究。分析结果表明:通过SEM发现,抗车辙剂通过与沥青和集料在高温下拌和过程中形成的纤维等形态在级配骨架内部搭桥而起到加筋、约束作用和嵌挤作用;通过IR发现,抗车辙剂通过与沥青在高温下的拌和,部分溶胀于沥青中发生反应,达到对沥青的改性,最终起到提高软化点温度、增加粘度、降低热敏性(提高热稳定性)等沥青改性的作用;通过TGA发现,在高温条件下,车辙王的弹性成分具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,达到降低成型沥青路面永久变形的目的,最终提高沥青路面的高温稳定性。     

柔性基层沥青路面车辙的数值模拟

在归纳总结国内外沥青路面车辙预估方法基础上,首先选取AC-13、AC-16、AC-20三种不同类型沥青混合料,采用静压法成型试件,分别进行了不同温度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)条件下的单轴静载试验,通过数据处理和回归分析,得到AC-13、AC-16、AC-20蠕变参数,并由抗压回弹模量试验获得弹性参数,从而确定了变温条件下车辙模拟计算的材料模型及参数,然后使用ABAQUS有限元分析软件对常见的一种柔性基层沥青路面结构进行车辙非线性数值模拟,以预估沥青路面车辙达到临界修复或破坏的时机,为沥青路面的养护和维修时机确定进行及时预警。     

不同RAP的质量分数的热再生沥青混合料试验研究

依托乌苏至赛里木湖段一级公路改扩建高速公路工程,对回收沥青路面材料(Recycled asphalt pavement materials,RAP)的质量分数为20%、30%、45%和60%的热再生沥青混合料进行性能试验,并进行马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温小梁弯曲试验和车辙试验。试验结果表明:热再生沥青混合料掺入回收沥青路面材料后,降低了新沥青用量;热再生沥青混合料的高温稳定性和水稳定性得到不同程度的改善,而低温稳定性有所减弱。     

太阳热反射涂层试验路铺筑及性能评价

研究沥青路面热反射涂料在不同温度下的黏度变化及涂层的不黏胎干燥时间,建议太阳热反射涂层施工时气温保持为15～30℃,沥青路面温度保持为20～40℃。提出了热反射涂层的施工工艺并进行了试验路的铺筑及性能观测;涂层在夏季高温季节具有良好的降温效果,最大降温值可达8.7℃,在低温季节无明显降温效果;防滑粒料的添加使涂层具有良好的抗滑性能,使用半年后抗滑性能仍保持良好。     

相变储能路面融雪系统的材料相容性与铺装参数

根据车辙试验研究融雪系统各组成部分之间的相容性,通过测试相变储能融雪系统沥青混凝土试件的融雪时间和预热时间,初步确定融雪系统的铺装参数.试验表明:相变发热体相当程度上提高了沥青混凝土路面的抗车辙性能;当发热体以蛇形平面铺设,且埋置深度为3 cm时,以560 W/m2的铺装功率,在-15℃以内的不同环境负温条件下,可控制预热时间在3 h以内,且保证路面不出现积雪现象.     

沥青路面热物性参数试验研究

沥青路面通行性能受温度影响较大,探究沥青路面温度场必须对沥青路面材料的热物性参数有较为深入的了解。试通过试验手段精确测量沥青路面各单质材料在不同温度下比热容的变化以及不同温度下各层路面材料导热系数的变化。此研究是精确测量路面材料热物参数的实践,测量结果较为精确稳定,可为关于路面性能在不同温度下的研究提供借鉴。     

高掺量RAP材料的厂拌热再生混合料设计及应用

为实现回收沥青路面(reclaim asphalt pavement,RAP)材料的高掺量应用,保证热再生沥青混合料的路用性能,采用马歇尔试验方法进行高掺量热再生沥青混合料的配合比设计,提出配合比设计过程中各阶段的关键步骤,并对3种不同RAP材料掺量的再生混合料进行高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的检测。对比测定结果发现,按照该试验方法,RAP材料控制在40%～50%时可以保证再生混合料的路用性能。依托实际热再生工程,铺设试验路段,改进并优化施工工艺,实现RAP材料在厂拌热再生中的高掺量应用。     

旧沥青路面面层材料重复利用课题初探

通过对旧沥青路面面层材料的试验分析以及回收旧沥青路面材料重新掺配拌合生产，铺筑试验路，表明旧沥青路面面层材料重复利用的可行性和其显著的经济、社会效益。     

沥青路面灌缝胶性能评价及技术要求

为了评价沥青路面裂缝和接缝加热型灌缝胶的性能,参考了ASTM D5329灌缝胶试验方法,根据中国灌缝胶产品质量现状和性能要求,通过室内试验确定了锥入度、软化点、流动、弹性和低温拉伸5个试验方法,收集国内常用的11种灌缝胶样品进行了试验,并提出了中国沥青路面灌缝胶锥入度、软化点、流动值、弹性恢复、低温拉伸5个性能评价指标及相应的技术要求.结果发现:10个样品的软化点超过了80℃,9个样品的流动值低于5 mm,3个样品通过了50%拉伸量3个循环的低温拉伸试验,这表明中国常用的灌缝胶高温性能比较理想,而低温性能普遍较差.     

季冻区纳米改性沥青的性能及工艺参数研究

从吉林省沥青路面材料的使用性能出发,对几种纳米粉体改性剂制成的改性沥青进行性能试验与分析,对比30℃的针入度、10℃延度、软化点,老化后的残留针入度和10℃残留延度等技术指标,综合考虑纳米改性沥青的高、低温性能,复合纳米TiO_2适合作为季冻区沥青路面的纳米改性剂,最佳掺量5%。制备工艺对纳米改性沥青的性能有很大影响,在保证分散均匀的前提下,改变加工时基质沥青熔融温度、高速剪切机的转速和搅拌时间,可以得到不同性能的纳米改性沥青。     

灌缝材料在沥青路面修补中的应用

介绍了沥青路面裂缝修补的重要性,分析了裂缝修补对灌缝材料的性能要求,总结了灌缝材料的分类及适用性,并通过灌缝材料在江苏地区应用情况的调查汇总,得出了今后灌缝材料应用的发展方向。