沥青路面用复合定形相变材料的路用性能研究

为研究复合定形相变材料对沥青混合料路用性能的影响,制备沥青路面用复合定形相变材料,测定相变材料的相变温度、相变焓等热物性参数,借助马歇尔稳定度试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验与车辙试验等方法研究掺加复合定形相变材料沥青混合料的路用性能.试验结果表明,对于最佳沥青用量,掺与未掺复合定形相变材料的沥青混合料差别很小;复合定形相变材料可显著改善沥青混合料的低温抗裂性能;复合定形相变材料有利于提高沥青混合料的水稳定性;对于动稳定度,基质沥青混合料的明显大于掺加复合定形相变材料的沥青混合料,且沥青混合料的高温稳定性随着复合定形相变材料掺量的增大而降低.综合考虑掺加复合定形相变材料沥青混合料的路用性能,推荐本研究制备的复合定形相变材料在实际应用中采取0.3％的掺量.     

环氧树脂复合相变材料基本性能研究

为研究高温条件对微胶囊相变材料及环氧树脂包裹下的复合相变材料调温性能的影响,采用微胶囊法制备相变材料,浇注法制备复合定形相变材料,借助热稳定性测试(TGA)、电镜扫描试验(SEM)、储热能力测试(DSC)以及热老化试验等方法,测定热老化前后相变材料及多种环氧树脂包裹下复合相变材料的相变温度、相变焓值、微观结构形态、高温条件下材料质量损失等.试验结果及分析表明:微胶囊相变材料热老化后无相变调温能力;热老化前,环氧树脂A包裹的复合调温剂相变焓值最高,环氧树脂B包裹的复合调温剂相变焓值最低;热老化后,环氧树脂A与环氧树脂C包裹的复合相变调温剂焓值相近,环氧树脂B包裹的复合相变调温剂无相变调温能力;微胶囊相变调温材料与环氧树脂C优选质量配比为1:1.     

相变水泥混凝土的力学性能与低温调温性能

低温条件下,相变材料可以有效调节路面结构内部的温度,但会影响水泥混凝土的强度,通过力学实验研究了十四烷/膨胀石墨相变材料对水泥砂浆及混凝土的强度性能的影响,利用调温性能实验分析了相变材料对水泥混凝土结构内部的调温过程.研究结果表明:随着十四烷/膨胀石墨的掺量增大,相变水泥砂浆及相变混凝土的强度逐渐加速衰减.当相变材料的掺量为3％(质量分数)时,相变水泥混凝土的强度既可以满足中等交通荷载要求,又表现出较稳定的调温性能.低温下,十四烷/膨胀石墨相变材料可以有效降低水泥混凝土结构内部的温度敏感性,减少温度应力引起的开裂.     

PEG/HDPE/CNT定形相变材料在沥青混凝土中的传热特性分析

通过熔融共混法,制备以聚乙二醇(PEG)为相变工作物质、高密度聚乙烯(HDPE)为定形载体及碳纳米管(CNT)为导热填料的新型定形相变材料-PEG/HDPE/CNT (fs-PCMs),并采取渗漏试验、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对其定形效果、储热特性、热稳定性及微观形貌进行测试与表征;再将其作为调温材料掺加至AC-13沥青混合料中,制备出具有储热调温作用的相变储热沥青混合料,并采用ANSYS软件对其在经受热源辐射时的传热行为进行数值模拟。结果表明,HDPE具有大量的网络结构,能够起到熔融过程中定形液态PEG的作用; PEG/HDPE/CNT fsPCMs的相变储热特性良好、热稳定性较高,能够作为相变储热材料掺入至沥青混凝土中; PEG/HDPE/CNT fs-PCMs的掺量越多,则沥青混凝土的储热性能越优,混凝土内部的传热形式也主要以自然对流为主,这更加有利于改善沥青混凝土在夏季高温气候下的温度场。     

磷石膏基复合相变材料的制备及储热性能研究

以磷石膏为原料,采用常压盐溶液法在硝酸镁溶液中制备α-半水石膏,以凹凸棒土和聚氨酯为载体、十水硫酸钠和结晶乙酸钠二元共晶水合盐为相变材料,采用真空吸附法制备定形相变材料,然后将α-半水石膏与定形相变材料复合制备磷石膏基相变材料,并考察了其机械强度和储放热性能。结果表明,由磷石膏制备的α-半水石膏抗折、抗压强度分别为8.9、36.8 MPa,定形相变材料的相变温度为28.5 ℃,相变焓为82.6 J/g。由于掺入相变材料导致石膏晶体结合点减少,磷石膏基相变材料抗压强度降低,但其仍然能够达到建筑石膏的使用要求。升、降温实验结果表明,磷石膏复合相变材料与纯磷石膏保温箱相比,温差为8.9 ℃,具有一定的储能效果。     

不同老化阶段沥青混合料力学性能变化与调控

为了明确不同老化阶段沥青混合料力学性能的变化规律,通过间接拉伸试验研究了不同老化时期模量、强度的差异指数,并使用不同掺量的抗氧剂对其进行抗老化调控.结果表明:在相同试验温度下,模量对老化的敏感性高于强度,说明老化沥青混合料的破坏可能是因为模量不足而造成的;掺入抗氧剂均能提升老化前后的沥青混合料性能,当掺量为5％时,沥青...     

石蜡的聚烯烃定形包覆研究

低熔点石蜡为芯材,聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯3种高分子材料作支撑材料,以加热熔融的方法制备了3种定形复合相变材料,确定了3种高分子材料对潜热为222.01 kJ/kg的17℃石蜡的最大包裹量分别为w(石蜡)=46%、51%、73%。用差示扫描量热仪对3种定形复合相变材料进行了测定,分析了所制备的定形复合相变材料的相变温度、相变潜热、热稳定性等性能。结果表明,石蜡经过高分子材料包覆之后,其相变温度有所降低,相变焓值有所提高,而且该定形相变材料可以加工成粉体材料,进一步拓展了产品的应用领域。     

月桂酸/膨胀石墨相变混凝土的制备与性能研究

以月桂酸为相变原材料,膨胀石墨为吸附基体,采用直接吸附法得到了月桂酸/膨胀石墨复合定形相变材料(LA/EG-CPCMs),并按绝对体积法将LA、LA/EG-CPCMs掺入混凝土中制备得到相变混凝土.采用电镜扫描仪、红外光谱仪、综合热分析仪分别测试了LA/EG-CPCMs的微观结构、相容性及储能特性,并测试了相变混凝土的抗压强度及导热系数变化规律.结果 表明:月桂酸与膨胀石墨相容性良好,吸附率可达到89％,经200次热循环后,质量损失率为3.58％,LA/EG-CPCMs相变起始温度为43.4℃,熔融焓值为155.7 J/g,掺量为5％的相变混凝土强度降幅为7.5％左右,在保证混凝土工作性能良好的情况下,IA/EG-CPCMs的掺加可以明显提高混凝土的导热系数.     

聚乙二醇/聚氯乙烯/废旧PCB非金属粉复合定形相变材料的制备与研究

采用熔融共混法和模压法,以聚乙二醇(PEG)为相变材料,聚氯乙烯(PVC)为定形基材,废旧印刷电路板非金属粉(N-PCB)为增强填料,制备了一种新型的复合定形相变材料。通过差示扫描量热仪对材料的相变过程进行了表征。结果发现,添加PEG20000质量分数为30%时,复合材料的相变熔融焓和凝固焓最大,分别为46.61 J/g和47.62 J/g,相变温度区间为65.0～78.0℃。另外,还研究了N-PCB作为填料对于新型复合定形相变材料的密度、热变形温度和力学性能的影响,结果发现在PEG20000/PVC体系中N-PCB添加量为30%时,复合材料的综合性能最优。     

气孔玄武岩超薄罩面沥青路面降温效果和性能研究

为了缓解城市热岛效应和降低沥青路面温度,在NovaChip型超薄罩面沥青混合料中掺入气孔玄武岩,采用自行研发的室内模拟热辐射系统对车辙板试件进行照射并采集不同层位处温度,对比不同气孔玄武岩掺量下的沥青混合料降温性能和路用性能。研究结果表明:随着气孔玄武岩体积掺量的增加,试件的上表面温度逐渐升高;相比较于0%掺量,25%、50%和75%掺量下试件2 cm处最大降温分别为2.0 ℃、4.2 ℃和5.9 ℃,试件底面最大降温分别为2.4 ℃、5.1 ℃和6.6 ℃,导热系数降低了39.1％、50.7％和61.8％;随着气孔玄武岩掺量的增加,沥青混合料的高温性能适当提高,低温性能几乎不变,水稳定性能降低,抗滑性能先增加后降低;最终综合降温性能和水稳定性能确定了气孔玄武岩推荐体积掺量为25%~30%。