相变沥青混凝土复合结构降温效果试验分析

为了研究多层相变沥青混凝土复合结构的降温效果,采用差示扫描量热法测试了5组不同分子量聚乙二醇（PEG）的相变温度,结合太阳辐射下沥青路面温度场模拟结果,拟定并制备了含PEG的7组相变沥青混凝土三层复合结构,采用自行制作的热辐射及测温装置,测试了热辐射9 h内相变沥青混凝土复合结构内部温度,分析了PEG使用层位、层间组合方式、分子量对复合结构储热降温的影响。结果表明,PEG分子量从1000增大到6000时,相变起始温度从25.1℃增高到54.4℃;相变材料掺入路面结构单层后,主要对掺入层及其以下层位具有降温效果;从性价比角度看,仅上层掺入PEG的方案优于上中两层、上中下三层使用PEG的方案;在相同掺量时,分子量高的PEG对路面结构的降温效果优于分子量低的。     

冷颜料的晶体结构对涂料遮光隔热性能的影响

冷颜料在建筑隔热节能中有着巨大潜力,但目前对其晶体结构与隔热性能关系缺乏系统研究。以透明乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液(Ethylene-vinyl acetate)为涂料基体,通过太阳光反射比和红外辐射隔热温差测试,研究了二氧化钛、钛镍黄、钴蓝与铁锰黑等常用冷颜料的晶体结构对涂料隔热性能的影响,分析了多金属离子复合的冷颜料的晶体结构和晶格缺陷与红外热反射性能间的关系。结果显示:白色TiO_2颜料的太阳光反射比最高,其中金红石型TiO_2的热反射性能最好,太阳光反射比在83%左右,最佳掺量为15%;彩色颜料中金红石型结构的钛镍黄相对于其他晶型的钴蓝和铁锰黑,具有更高的太阳光反射比与更好的隔热性能,其最佳掺量为3%,掺有3%钛镍黄的VAE涂料的平衡温差可以达到15℃。     

热阻式沥青混合料的隔热降温特性与路用性能评价

为减轻沥青路面高温车辙病害及路面高温对城市"热岛效应"的影响,提出采用煅烧铝矾石等质量替换混合料中部分粗集料的方法,以达到隔热降温的目的.通过自制室内模拟太阳辐射试验设备,探究了煅烧铝矾石在不同掺量下AC-13混合料车辙板试件的升温过程和降温行为,对比分析了AC-13和SMA-13混合料的隔热降温性能,并确定了煅烧铝矾石的最佳掺量;在此基础上,评价了两种热阻式沥青混合料的路用性能.结果表明:AC-13混合料试件不同厚度处的升温过程和降温行为具有差异性,试件不同厚度处的降温幅度大小关系为:下表面中位置上表面;依据降温幅度和经济性,推荐煅烧铝矾石在AC-13和SMA-13混合料中的最佳掺量分别为60%和80%;最佳掺量条件下的AC-13和SMA-13混合料具有优异的高温性能、良好的低温性能和抵抗水热耦合作用的能力,但其水稳性能相对不足.因此,依据沥青路面气候分区原则,建议将其用于年降雨量小于1 000 mm的湿润区、半干旱区和干旱区,或采取添加抗剥落剂等措施,以改善其水稳性能.     

反射隔热耐烧蚀涂层织物用功能材料研究进展

反射隔热耐烧蚀涂层织物复合材料具备反射辐射热和耐受火焰舔舐等作用,在高温火场中具备优异的热防护性能。分别从涂层基料、反射功能填料和隔热功能填料的防护机理和选用原则入手,对国内外研究人员在相关领域的研究成果进行了梳理与分析,总结了该类涂层织物所用各功能材料的研究现状,并对下一步工作方向进行了展望。     

金属多层隔热结构反射屏热阻对传热性能影响数值分析

针对金属多层隔热结构中反射屏的附加辐射热阻、反射屏与纤维层的接触热阻对热传导性能的影响展开数值分析,首先基于有限容积法和二热流法建立了离散化的系统热传导方程组,然后分析计算了反射屏在瞬态和稳态热传导过程中对辐射热流的抑制以及等效的附加辐射热阻;最后结合多点接触热阻分析理论,推导了反射屏与纤维层接触热阻的计算公式,并分析了纤维层填充压力和松紧度对接触热阻和热传导性能的影响,从而为改进金属多层隔热结构的性能和可靠性提供了参考.     

温度影响下的橡胶沥青应力吸收层的应力分析

高温开裂已经成为沥青路面的主要危害之一。橡胶沥青是良好的沥青改性剂,其具有吸收应力,改善沥青高温性能、延长路面使用寿命、延缓反射裂缝等优点。利用ABAQUS有限元软件,选取15℃、20℃和60℃下沥青路面的热特性参数,分析在不同温度下橡胶沥青应力吸收层对半刚性基层路面结构和柔性基层路面结构的应力应变规律,推荐合理的沥青路面结构层设计参数,为工程实践提供理论依据。     

温拌沥青混合料施工中温度场的时空特性

以天(水)至定(西)高速公路沥青路面表面层摊铺施工为背景,实测了热拌和温拌沥青路面摊铺过程中路面周围不同空间、不同时间的温度情况,对比了热拌与温拌沥青混合料施工时沥青路面周围温度场的时空分布特性。结果表明:在初压温度相同时,温拌沥青混合料和热拌沥青混合料表面温度场的分布特征非常相似;碾压过程中,沥青混合料内部及表面温度随时间的变化呈较为明显的二次型分布;温拌沥青混合料内部降温速率明显小于热拌沥青混合料内部降温速率。     

沥青路面反射裂缝产生机理及沥青性能评价

反射裂缝是沥青路面的主要病害之一,设置沥青应力吸收层是预防反射裂缝的重要措施之一,沥青结合料是应力吸收层沥青混合料的重要组成部分。分析了反射裂缝产生与扩展的机理,交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的主要原因,提出了防治反射裂缝的措施,通过沥青常规试验及SHRP沥青试验对某高速公路半刚性沥青路面应力吸收层沥青混合料选用的沥青进行了性能评价,结果显示其各项指标都达到了技术要求,能够满足应力吸收层对沥青结合料原材料的要求。     

反射裂缝形成机理及防治方法研究

反射裂缝是沥青路面结构的主要裂缝形式之一,严重影响了道路使用。本文首先阐述了反射裂缝的定义和类型,分析了反射裂缝的形成机理,然后针对新建半刚性基层沥青路面和旧路加铺沥青罩面层两种不同情况提出了不同的反射裂缝防治措施。     

管道多层隔热系统的传热分析及优化设计

采用能量平衡方程和P1阶微分近似法建立了由超细玻璃纤维和反射屏组成的管道多层隔热系统稳态传热的数学模型。利用该模型分析了反射屏层数、反射屏发射率、反射屏位置、温度等因素对系统隔热性能的影响。分析结果表明,系统的隔热性能随着反射屏层数的增加而提高,但是提高幅度逐渐减小,存在一个最佳的反射屏层数;反射屏的发射率强烈地影响系统的隔热性能,采用低发射率的反射屏对于提高系统隔热性能有着重要作用;反射屏位置对系统隔热性能有较大影响,将反射屏靠近高温面布置能获得更好的隔热效果。     

Optical properties and cooling performance analyses of single-layer radiative cooling coating with mixture of TiO2 particles and SiO2 particles

Radiative cooling can achieve cooling effect without consuming any energy by delivering energy into outer space(3K) through"atmospheric window"(8–13 μm). Conventional radiative cooling coating with multi-layer structure was severely restricted during application due to its complex preparation process and high cost. In this study, a single-layer radiative cooling coating with mixture of TiO_2 particles and SiO_2 particles was proposed. The algorithm for calculating the radiative properties of the multi-particle system was developed. Monte Carlo ray-tracing method combined with that algorithm was used to solve the radiative transfer equation(RTE) of the single-layer radiative cooling coating with mixture of TiO_2 particles and SiO_2 particles.The effects of particle diameter, volume fraction and coating thickness on radiative cooling performance were analyzed to obtain the best radiative cooling performance. The numerical results indicated that the average reflectivity of the single-layer radiative cooling coating with mixture of TiO_2 particles and SiO_2 particles in the solar spectrum can reach 95.6%, while and the average emissivity in the "atmospheric window" spectrum can reach 94.9% without additional silver-reflectance layer. The average reflectivity in the solar spectrum and average emissivity in the "atmospheric window" spectrum of the single-layer radiative cooling coating with mixture of TiO_2 particles and SiO_2 particles can increase 4.6% and 4.8% compared to the double-layer radiative cooling coating. This numerical research results can provide a theoretical guidance for design and optimization of single-layer radiative cooling coatings containing mixed nanoparticles.     

水泥混凝土路面沥青加铺结构行为特性分析

通过资料收集、现场调查福建省各地公路和城市道路的“白改黑”工程现状,总结水泥混凝土路面沥青加铺结构的病害类型、特征、原因,得出水泥混凝土路面沥青加铺工程病害主要包括：反射裂缝、推移、车辙、沉陷及其引起纵向裂缝、网裂、坑槽和磨光。反射裂缝、推移是“白改黑”结构主要的破坏模式。旧板接缝、裂缝两侧弯沉差过大、结构设计不舍理是病害的诱发因素,重载、车辆行驶状态等其他因素加快病害的发生和发展。“白改黑”结构存在反射裂缝是不可避免的固有特性,应控制水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的设计施工与材料的敏感因素,减少旧水泥混凝土板裂缝、接缝的弯沉差,合理设计加铺层厚度,控制粘层油喷洒质量,改善加铺层抗车辙、提高抗剪强度和抗水损害性能。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究

设置沥青加铺层是旧水泥混凝土路面补强改建最常用的有效措施之一.本文通过理论分析，探讨了旧水泥混凝土路面沥青加铺层的板缝弯沉差与接缝处剪应力的实用计算方法.根据路面破坏现象，提出了以板底弯拉应力、板缝弯沉差及接缝处沥青层剪应力的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计指标，给出了设置半刚性补强层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法和设置级配碎石裂缝缓解层沥青加铺层的结构形式.并给出了适用条件、设计参数的确定与厚度的计算方法.     

沥青路面反射裂缝机理及夹层结构应力分析

目的 研究反射裂缝对面层结构内部应力的影响及应力吸收层模量对裂缝尖端应力的影响.方法 采用断裂力学理论对路面裂缝的形成和扩展进行分析,利用有限元软件ANSYS对路面结构进行数值模拟,研究沥青结合料路面反射裂缝产生机理.结果 有裂缝的路面结构在裂缝尖端处的剪应力和拉应力均有突变,裂缝尖端的应力场有明显的奇异性.在车辆动载的作用下,半刚性基层裂缝尖端剪应力的奇异性导致裂缝反射到沥青面层上.结论 选择低模量、抗剪切能力强的应力吸收层能够抑制剪切型反射裂缝的发展.     

土工织物延缓沥青路面疲劳型反射裂缝的有限元分析

为定量研究土工织物对沥青路面疲劳型反射裂缝的防治效果,利用有限元方法,分析了土工织物对沥青路面内部应力应变分布的影响以及土工织物内应力应变的状况,进而对加铺土工织物后沥青面层疲劳寿命的变化进行了定量研究.土工织物的加入有效降低了沥青面层层底拉应力,从而延长了沥青面层的疲劳寿命,土工织物弹性模量越大,应力降低值越大,沥青面层的疲劳寿命延长率越高;位于基层裂缝上部的土工织物内部应力分布范围约为12 cm,且应力值远小于其抗拉强度.研究表明,利用土工织物防治疲劳型反射裂缝是一种有效的方法,工程中应以土工织物可能承受的最大拉应力对应的弹性模量为依据,选择模量较大的材料.     

高粘性沥青应力吸收层防治反射裂缝研究

为提高半刚性基层沥青路面的防反射裂缝能力,采用高粘性沥青、改进的Superpave方法设计了富沥青、砂粒式的应力吸收层沥青混合料.试验研究表明,高粘性沥青应力吸收层混合料具有极好的低温变形、抗疲劳及弹性恢复能力,并具有较高的抗拉伸能力,能有效延缓沥青路面反射裂缝的发生,采用此材料铺筑的试验路和观测结果验证了室内试验的结论.     

Design and calculation of low infrared transmittance and low emissivity coatings for heat radiative applications

The infrared transmittance and emissivity of heat-insulating coatings pigmented with various structural particles were studied using Kubelka-Munk theory and Mie theory. The primary design purpose was to obtain the low transmittance and low emissivity coatings to reduce the heat transfer by thermal radiation for high-temperature applications. In the case of silica coating layers constituted with various structural titania particles (solid, hollow, and core-shell spherical), the dependence of transmittance and emissivity of the coating layer on the particle structure and the layer thickness was investigated and optimized. The results indicate that the coating pigmented with core-shell titania particles exhibits a lower infrared transmittance and a lower emissivity value than that with other structural particles and is suitable to radiative heat-insulating applications.     

Design and heat transfer analysis of a compound multi-layer insulations for use in high temperature cylinder thermal protection systems

Thermal protection systems are very essential for high temperature thermal conductivity measurement system to reduce the heat loss to environment at the range of 600–1800 K. A compound multi-layer insulations structure which composed of inner carbon fibrous materials and outer alternately arranged alumina fibrous materials and high reflectivity foils is proposed for use in high temperature cylinder thermal protection systems. A coupled conductive and radiation governing equations is presented for heat transfer analysis of the structure. The finite volume method and the discrete ordinate method are used to solve the governing equations. The optimization structure of the compound multi-layer insulations is investigated by considering the pressure of the gas, the density of the carbon fibrous materials, the density of the alumina fibrous materials, the number of reflective foil layers and the emissivity of reflective foils. The results show that the compound structure has the best thermal insulation performance when the pressure of the gas is below 0.01 k Pa, the density of carbon fibrous materials is 180 kg m~(-3), the density of alumina fibrous materials is 256 kg m~(-3) and the number of reflective foil layers is 39. In addition, the thermal insulation performance is much better when the emissivity of reflective foils is lower.     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论，采用路面结构有限元法，探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数，包括各结构层厚度、模量和泊松比等，在不同的点位，利用BISAR程序进行力学计算和分析，提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明：在不考虑各结构层材料性能和厚度时，最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内；影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量；对于普通3层沥青层面层结构，上面层和中面层应进行剪应力验算，下面层可根据实际情况确定是否进行验算；验算时，需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

超薄磨耗层沥青混合料使用性能试验研究

通过试验比较了密级配AC-13C、半开级配Novachip Type C、开级配OGFC-13这3种磨耗层的抗滑、渗水、构造深度等使用性能。以SBS改性乳化沥青及改性乳化沥青NovabondTM为粘层材料,AC-13C、Novachip Type C、OGFC-13作为磨耗层,AC-20C为中面层,制作10cm复合型车辙试件,采用路面结构层材料剪切试验仪对试件进行直剪试验,分析了粘层种类、用量、磨耗层类型对层间抗剪强度的影响。结果显示,不同面层类型存在粘层油最佳撒布量,此时层间抗剪强度达到最大。对同一种面层类型,改性乳化沥青NovabondTM较SBS改性乳化沥青粘结能力要好。在相同粘层油的最佳撒布量下,不同路面结构抗剪能力依次是Novachip Type C>AC-13C>OGFC-13。