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硕士学位论文 导热沥青混凝土及其性能研究，共87页，38201字
摘 要
黑色沥青路面具有很强的吸收太阳能的能力，犹如巨大的太阳能吸收面板，如果将沥青路面收集的太阳能利用起来的话，不仅能够用于路面的融雪化冰，还能给建筑物供暖供冷，从而减少传统能源在建筑能耗中的使用，大大缓解我国能源紧张并减少CO2等废气的排放。因此，近年来利用沥青路面吸收太阳能成为了一项新型的能源利用技术。在我国的气候条件下，该技术能够提供多少能量以及如何提高该系统的集热效率便成为了大家关心的问题。增大路面材料导热系数，能够降低路表辐射热损失、加快热量的传递，从而有利于提高沥青路面太阳能的集热效率。本文从提高集热效率的角度出发，通过掺加多种高导热填料，制备出导热沥青混凝土集热面层，并建立有限元模型，用于预测导热沥青路面的温度场分布，为评价导热沥青路面可利用太阳能潜能奠定了基础。
本文首先研究了导热相填料对沥青胶浆流变性能的影响，结果表明合适掺量的石墨造成沥青胶浆针入度下降、软化点升高、粘度增大、温度敏感性下降；并能够增大沥青胶浆的复合剪切模量，降低其相位角。
第二，采用瞬态平板热源技术测量了沥青混凝土的热学参数，研究了不同导热相填料掺量对沥青混凝土热学参数的影响，结果表明石墨能够大大改善沥青混凝土的导热性能，但碳纤维对导热性能没有进一步的改善效果。
第三，利用有限元方法，建立了一个瞬态、二维模型，用以预测路面温度场的分布，结果表明：掺入石墨后，导热沥青路面的变温速率增大，温度梯度减小，路面内10cm处的温度比普通路面可升高3.4°C。
第四，研究了导热相填料对沥青混凝土动态模量以及路用性能的影响，结果表明：在较低的温度下，动态模量随石墨掺量的增加而增大，相位角随石墨掺量的增加而减小；掺入石墨后，导热沥青混凝土的强度大大下降，但碳纤维能起到明显的增强效果；石墨和碳纤维能够大幅提高沥青混合料的高温稳定性；在间接拉伸的应力模式下，掺入石墨的导热沥青混凝土具有更好的耐疲劳性能，且掺入碳纤维后，疲劳性能有进一步的改善效果。
最后，本文认为：对于导热沥青路面太阳能集热面层来说，宜同时采用石墨与碳纤维作为导热相填料，且石墨的用量不宜超过沥青胶浆体积比的18％。
关键词：太阳能，沥青混凝土，导热，温度场，路用性能

目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 IV
第1章 绪论 1
1.1沥青路面太阳能集热技术研究背景 1
1.2研究现状 3
1.2.1 沥青路面太阳能集热技术 3
1.2.2 沥青混凝土热学参数的研究现状 5
1.2.3 路面温度场分布的研究现状 6
1.3 本文的主要研究内容 8
第2章 原材料与试验方法 10
2.1原材料与级配 10
2.1.1 沥青 10
2.1.2 集料及矿粉 11
2.1.3 导热相填料 12
2.1.4 所用级配 13
2.2 试验方法 13
2.2.1 沥青及沥青混合料基本性能 13
2.2.2 沥青胶浆粘度 13
2.2.3 沥青胶浆流变性能 14
2.2.4 导热沥青混凝土热学参数 14
2.2.5 导热沥青路面温度场分布 14
2.2.6 沥青混凝土的动态及疲劳特性 14
第3章 导热沥青胶浆流变性能研究 15
3.1试样的制备 15
3.2沥青针入度试验 15
3.2.1 试验方法 15
3.2.2 试验结果分析 16
3.3沥青粘度试验 18
3.3.1 试验方法 18
3.3.2 试验结果分析 19
3.4温度敏感性指标综合分析 22
3.5 沥青软化点试验 24
3.5.1 试验方法 24
3.5.2 试验结果分析 24
3.6沥青延度试验 26
3.6.1 试验方法 26
3.6.2 试验结果分析 27
3.7 动态剪切流变试验 27
3.7.1 试验方法 27
3.7.2 试验结果分析 29
3.8 本章小结 35
第4章 导热沥青混凝土热学参数的测量 36
4.1 瞬态平板热源法的测量原理 36
4.2 试样的制备 39
4.3 试验参数的设定 40
4.4试验结果分析 41
4.2.1 导热相填料对导热系数与比热的影响 41
4.4.2 导热相填料对导温系数的影响 42
4.5导热沥青混凝土导热机理分析 43
4.6本章小结 44
第5章 路面温度场的分布模拟研究 45
5.1模型的建立及求解 45
5.1.1 沥青路表的能量平衡分析 45
5.1.2 采用的材料参数 47
5.1.3 有限元网格的划分 48
5.1.4 模型的计算原理 48
5.1.5 边界条件 49
5.1.6 气候数据 50
5.2 模拟的结果与分析 50
5.2.1 石墨掺量对沥青路面温度场分布的影响 50
5.2.2 石墨掺量对温度变化速率的影响 52
5.2.3 石墨掺量对温度梯度的影响 53
5.3 本章小结 54
第6章 导热沥青混凝土动态模量与路用性能研究 55
6.1 导热相填料对沥青混凝土动态模量的影响 55
6.1.1 试验方法 55
6.1.2 温度和频率对动态模量及相位角的影响 56
6.1.3 石墨掺量对动态模量与相位角的影响 58
6.1.4 石墨掺量对车辙因子的影响 60
6.1.5 动态模量主曲线 60
6.2 导热相填料对沥青混合料路用性能的影响 61
6.2.1 试样的制备 61
6.2.2 水稳定性试验 62
6.2.3 高温稳定性试验 65
6.2.4 间接拉伸疲劳试验 66
6.3 本章小结 68
第7章 结论与展望 70
7.1 结论 70
7.2 展望 71