浇注式导电沥青混凝土组合结构热传导效应预估模型

为进一步确定浇注式导电沥青混凝土组合结构热传导效应及融雪化冰工作时间,系统研究了浇注式导电沥青混凝土组合结构传导热基本原理,建立了浇注式导电沥青混凝土组合结构上面层热传导效应预估模型,分别实测和预估了不同环境温度、结构层厚度及通电时间等条件下组合结构上面层的表面温度,确定了浇注式导电沥青混凝土融雪化冰工作时间,并采用pearson相关性检验方法,对比分析及验证了浇注式导电沥青混凝土组合结构的热传导效应预估模型的准确性,为浇注式导电沥青混凝土在桥面铺装领域的推广应用奠定基础。结果表明:浇注式导电沥青混凝土组合结构传导热过程是一种瞬态非稳态导热过程,不同环境条件下,组合结构上面层表面温度在初期上升、中期转折、后期下降等三阶段的预估误差分别维持在0.2～0.8℃、0.3～1.2℃和0.7～5.5℃,其融雪化冰工作时间预估误差则维持在16 min左右;不同环境温度、结构层厚度和通电时间等条件下,预估模型得出的组合结构上面层表面温度的预测值与实测值相关系数介于0.974 0～0.989 0之间,相应P值均小于0.01,判定系数R~2介于0.948 7～0.978 1之间,两者为显著相关,拟合优度较高,预估结果较为准确。     

浇注式沥青混凝土现状与发展

为进一步确定浇注式沥青混凝土科学合理的性能评价指标及要求,全面梳理了国内外浇注式沥青混凝土相关规范,对比评价了不同规范中的技术指标要求及级配范围,系统地调查了大量实体工程及研究动态,厘定了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装结构层组合、原材料类型和技术指标要求及级配类型,为浇注式沥青混凝土规范完善与质量控制奠定了基础。结果表明:推荐钢桥面铺装结构层组合为30~35mm GA-10+35~40mm SMA-10,GA基础沥青为SBS改性沥青+TLA(15%~30%),采用2%降粘剂;推荐性能评价指标要求范围为油石比7.9%~8.5%、流动度10~17s、贯入度1.4~2.5mm、贯入度增量不超过0.25mm、弯拉应变不小于7 000με、动稳定度不小于1 000次/mm(参考指标);疲劳性能试验以控制应变模式进行,结果以实测为准。     

浇注式沥青混凝土现状与发展

为进一步确定浇注式沥青混凝土科学合理的性能评价指标及要求,全面梳理了国内外浇注式沥青混凝土相关规范,对比评价了不同规范中的技术指标要求及级配范围,系统地调查了大量实体工程及研究动态,厘定了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装结构层组合、原材料类型和技术指标要求及级配类型,为浇注式沥青混凝土规范完善与质量控制奠定了基础.结果表明:推荐钢桥面铺装结构层组合为30~35 mm GA-10+35~40 mm SMA-10,GA基础沥青为SBS改性沥青+TLA(15%~30%),采用2%降粘剂;推荐性能评价指标要求范围为油石比7.9%~8.5%、流动度10~17 s、贯入度1.4~2.5 mm、贯入度增量不超过0.25 mm、弯拉应变不小于7 000με、动稳定度不小于1 000次/mm(参考指标);疲劳性能试验以控制应变模式进行,结果以实测为准.     

导电沥青混凝土及其功能特性研究进展

为系统掌握国内外有关导电沥青混凝土的研究现状,通过调查现有导电沥青混凝土的添加材料、路用性能、功能特性、影响因素等,对比不同导电材料制备沥青混凝土的电导率特征,总结导电沥青混凝土的功能特性及其电导率影响因素。结果表明:国内外主要采用石墨、碳纤维、钢棉作为导电材料制备导电沥青混凝土,石墨对沥青混凝土的电导率提升效果最佳,碳纤维可提高沥青混凝土的路用性能;同时,导电沥青混凝土具有明显的压敏特性,感应加热可增强沥青混合料的抗疲劳性能,通电加热可快速提高沥青混凝土的温度,导电沥青混凝土的电导率主要受空隙率、环境温度、电极类型的影响。     

碳纤维导电沥青路面融雪化冰影响因素仿真分析

为研究不同因素对导电沥青路面融雪化冰的影响,通过实验室制备导电沥青道路模型,并测定了模型的热物性参数,利用ANSYS建立了仿真模型,对比分析模型室内融雪化冰试验与有限元模拟融雪化冰时的路面结构层各点温度变化情况,验证了仿真模型的准确性。采用仿真模型研究了降雪量、环境温度、输入电压、路面不同结构层导热系数对导电沥青路面融雪化冰效果的影响。结果表明,降雪量对融雪化冰效果呈负向影响;环境温度对融雪化冰效果呈正向影响,且环境温度高于-5℃时融雪化冰效率较高;输入电压对融雪化冰效果呈正向影响,电压提高到80 V时融雪化冰时效性发生突变;降低上面层导热系数、提高下面层导热系数融雪化冰效果较好,导电层导热系数对融雪化冰效果影响不显著。     

矿粉性能及其对浇注式沥青胶浆高温性能的影响分析

浇注式沥青混合料的矿粉含量较高,0.075 mm筛孔通过率为20%～30%,为满足混合料施工流动性而确定矿粉用量后,可提高其高温稳定性的措施除了沥青结合料,主要取决于矿粉的质量。通过六种矿粉样本的性能测试,并与浇注式沥青混合料常用的聚合物复合改性沥青配制沥青胶浆,进行200℃旋转黏度及60～95℃的动态剪切流变试验。基于随机森林法,对与沥青胶浆性能相关的矿粉关键性能指标影响程度进行分析,并建立两者之间的相关性,最后采用遗传算法,确定了沥青胶浆性能在较优条件下的沥青和矿粉关键指标组合取值范围。结果表明,同为石灰岩磨制的矿粉,化学组成差异较大,其塑性指数、细度及比表面积有一定的相关性,并与SiO₂含量成为矿粉性能的四项关键指标,其中比表面积对沥青胶浆的车辙因子及黏度影响最大;当聚合物复合改性沥青的指标软化点为113～117℃、针入度为20.3～21(0.1 mm)、黏度为87 3.9～893.7 MPa·s时,矿粉的比表面积控制在1.7～1.8 m²/g、细度D50控制在10～12μm、塑性指数控制在2.6～5、SiO₂含量...     

热拌沥青混凝土路面的压实及接缝

沥青混凝土路面的质量要想得到保证最终还要靠碾压来实现,作为公路施工最后的工序,压实对沥青路面的质量起着关键性的作用。文中就对热拌沥青混凝土路面压实产生影响的因素进行了简要分析,并就此提出了相应的碾压与接缝方式,以期为我国热拌沥青混凝土的路面压实和接缝提供可供参考的意见和建议。     

砂粒式超薄沥青混凝土粗集料骨架特性

为了研究砂粒式超薄沥青混凝土级配的骨架特性,采用逐级填充试验,以粗集料间隙率(VCA)、加州承载比(CBR)和最大贯入荷载(MPL)为指标,分析了不同粗集料组合方式对砂粒式超薄沥青混凝土骨架密实性以及骨架强度的影响,探讨了CBR、MPL用于评价干混集料骨架强度的适应性,并结合均匀设计和灰关联熵分析法确定了影响粗集料骨架特性的关键筛孔,进而推荐了各档粗集料含量的范围.结果表明,最大贯入荷载能很好地反映集料抵抗外界荷载的能力,适合作为砂粒式超薄沥青混凝土骨架强度的评价指标;2.36 mm、1.18 mm筛孔上集料含量对VCA和MPL的影响显著;三档粗集料含量的推荐范围分别为8.3％～16.3％;78.6％～82.6％;5.1％～9.1％.     

基于断裂力学的沥青混凝土抗裂性能与研究方法进展

针对断裂力学在沥青混凝土的应用背景以及目前研究的不足,分别从沥青混凝土断裂力学基本理论和沥青断裂性能的研究进展以及沥青混凝土断裂测试方法三个方面总结了相关成果和进展。阐述了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学及疲劳断裂力学在沥青混凝土中的应用条件和评价参数;从材料组成、再生和温拌工艺、路面层间黏结以及细观模拟等方面总结了沥青混凝土抗裂性能的研究现状;列举了目前评价沥青混凝土断裂性能的试验方法;指出了目前研究的不足和以后研究的建议。研究结果表明：沥青混凝土的低温和中温断裂一般分别用线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学理论来评价和分析,有必要将线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学结合,从而提出一个统一的宽温度域的评价指标;目前针对单调荷载作用下沥青混凝土断裂性能的研究较多,针对循环荷载作用下沥青混凝土断裂行为的研究还较少,有必要通过疲劳试验明确沥青混凝土的裂纹扩展规律;沥青混凝土断裂的细观模拟可以从细观角度揭示裂纹发生和扩展的机理,但破坏模型的选取和细观参数的确定是影响模拟结果准确性的重要因素,需要进一步重视。     

粗集料压碎值对水工碾压式沥青混凝土抗渗性能的影响研究

抗渗性能是碾压式沥青混凝土面板和心墙沥青混凝土首要的技术性能,本文着重研究了粗集料压碎后对混凝土抗渗性能的影响。首先,选择了3种压碎值不同的石灰岩粗集料,并在规范建议的级配范围内确定了沥青混凝土的级配和沥青用量：其次,采用与现场混凝土碾压成型较接近的振动碾压工艺成型长方体板状沥青混凝土试件;然后,取芯切割成圆柱体试件,进行渗透试验。结果表明,粗集料压碎值与沥青混凝土渗透系数之间里指数关系,渗透系数随着压碎值增大而迅速增大：要满足碾压式沥青混凝土心墙沥青混凝土渗透系数的要求,粗集料压碎值就必须小于25％。研究成果为规范的修订提供了有益的参考。     

导电混凝土的导电性能及影响因素研究进展

导电混凝土是具有导电、电热、电磁屏蔽等诸多特性或功能的复合材料,在道路融雪化冰、电气设备接地、结构健康监测以及电磁屏蔽等领域具有广阔的应用前景。导电混凝土应具有适宜的导电性能和电阻率稳定性,但是导电材料类型、形态和掺量以及导电混凝土含水率和环境温湿度等诸多因素都可能导致导电性能和电阻率稳定性降低,从而制约导电混凝土的工程应用。分类对比了常见导电材料的性能差异以及用不同导电材料制备的导电混凝土的导电性能差异,在此基础上,探讨了导电混凝土的导电性能和制备方法的研究现状,较为系统地分析了导电材料类型和掺量等因素对导电性能的影响,并提出了改善导电性能和电阻率稳定性的建议。     

复合型散热硅橡胶研究

研究了氧化铝和氮化硼粒子用量对硅橡胶热膨胀系数、热稳定性及热导率的影响.发现加入两种填料均显著降低了橡胶热膨胀系数,提高了热稳定性及热导率;试验测试热导率和理论计算值差距较大,用Agari模型分析了两种填料对硅橡胶热导率差异影响的原因.按照一定比例混合这两种填料所得混合填料填充硅橡胶可获得最大热导率及较佳性能.所制备的复合硅橡胶具有很好的物理性能,是作为散热使用的弹性导热垫片的理想材料.     

以导热塑料管作为地下换热器的换热能力分析

对导热塑料管作为地源热泵系统地下换热器的换热能力做了分析,其单位管长换热能力比普通PE管夏季提高约16．8％,冬季提高约16．4％,在地埋管地源热泵系统中具有广泛的应用前景。     

Experimental Study on Deicing Performance of Carbon Fiber Reinforced Conductive Concrete

Carbon fiber reinforced concrete (CFRC) is a kind of good electrothermal material. When connected to an external power supply, stable and uniform heat suitable for deicing application is generated in the CFRC slab. Electric heating and deicing experiments of carbon fiber reinforced concrete slab were carried out in laboratory, and the effect of the temperature and thickness of ice, the thermal conductivity of CFRC, and power output on deicing performance and energy consumption were investigated. The experimental results indicate that it is an effective method to utilize the thermal energy produced by CFRC slab to deice. The time to melt the ice completely decreases with increasing power output and ice temperature, and increases with increasing thickness of the ice. The energy consumption to melt 2 mm thickness of ice varies approximately linearly from 0.556 to 0.846 kW·h/m2 as the initial temperature ranges from -3℃ to - 18℃. CFRC with good thermal conduction can reduce temperature difference in CFRC     

导电聚合物的温度效应

研究炭黑填充的聚合物电阻率与温度之间的关系表明,当炭黑浓度在临界区域或晶质聚合物在较窄的熔化区域,材料都能呈显高的正温系数(H-PTC)效应;而炭黑浓度很大时,具有负温系数(NTC)效应。这些是探索新型功能导电材料——温度自控塑料发热体的理论基础。     

Constructal Enhancement of Heat Conduction with Phase Change

For enhancing the heat energy release from a phase change material (PCM) the conductive fin is designed according to a proposed constructal rule, in which the high conductivity material (HCM) should be located at the place where the heat flux density is the largest. The local temperature gradient integration over time is taken as a criterion to determine where to distribute the limited HCM during a given time period. This rule is applicable to heat conduction of steady and unsteady conditions, as well as to the problems with and without phase change. Numerical simulations show that the constructal design of a conductive fin has much better performance than arbitrary ones. The constructal rule is an effective technique that designs the fin with high performance for enhancing heat conduction.Paper presented at the 7th Asian Thermophysical Properties Conference, August 23–28, 2004, Hefei and Huangshan, Anhui, P. R. China.     

填料间壁式低温换热器的轴向导热

网络方法是便于计算机模拟复杂结构换热器特性的有效方法。减少轴向导热量是提高换热器效率的有效措施之一。以填料间壁式换热器的热网络模型为基础￣［１］，定量地分析了轴向导热对换热器性能的影响，确定了轴向导热对换热器性能影响最为严重的部位；为设计和制造高效率的填料间壁式换热器提供依据。     

用于水性导电油墨的纳米银分散液的制备

运用液相化学还原法,以次磷酸钠(NaH2 PO2 ·H2 O)为还原剂,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为高分子保护剂,六偏磷酸钠为分散剂,还原硝酸银溶液制得了用于水性导电油墨的纳米银分散液。设计4 因素3 水平的正交实验L9(33 ),研究了还原剂用量、保护剂用量、分散剂用量及反应温度对纳米银粉粒度及形貌的影响,获得了制备纳米银分散液的最佳条件:在AgNO3 浓度为1. 0 mol/ L 时,n( NaH2 PO2 ·H2 O) / n( AgNO3 ) 为2. 5 :1,n(PVP) / n(AgNO3 )为1. 5 :1,n(六偏磷酸钠) / n(AgNO3 )为0. 007 :1,反应温度为40 ℃的条件下,制备的纳米银分散液放置30 d 后,经SEM 表征和纳米粒度及电位分析仪测试,可获得主要粒度分布在15 ~60 nm 的纳米银分散液,克服了水性导电油墨填料易絮凝的问题。