西北大温差地区PEG漂珠相变储能沥青砼控温及路用性能的试验研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liveonmountain
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我国城市道路与高速公路常用沥青路面作为路用面层材料,但在夏季高温天气下吸热现象异常明显,伴随大量交通运行荷载而出现的各类高温病害严重影响了路面的使用年限与道路交通安全。常用的掺和纤维和改性沥青等方法在一定程度上缓解了高温病害,但未能从根本上解决沥青路面温度敏感的性质。在西北大温差地区,昼夜温差大,高温持时短。相变材料在相变潜热阶段具有可存储/释放大量热量而自身温度不发生明显变化的性质,将该特性应用于西北大温差地区沥青路面,使较短的高温时段内沥青路面中的相变材料处于相变潜热阶段,即可有效降低其高温损害。粉煤灰漂珠是一种具有高强度、耐磨并耐高温的中空微珠材料,可作为相变材料的吸附载体。本课题研究思路从相变材料的特点出发,通过粉煤灰漂珠吸附包裹相变材料的方法制成粉煤灰漂珠相变微胶囊,并将其加入到沥青混合料中,制成一种具有主动调温控温性能的相变沥青混凝土,且能满足基本的路用性能,在较短的高温时段中吸收热量,降低路面温度峰值。本文主要研究内容如下:(1)本文采用聚乙二醇(PEG)作为相变材料,采用粉煤灰漂珠作为微胶囊壳体,通过真空加载的方式,制备出大量PEG-漂珠相变微胶囊,用于后续相变沥青混合料路用性能及调温效果的研究。(2)通过等体积替代细集料的方式(替代量为20%、40%和60%)将PEG-漂珠相变微胶囊掺入Superpave型沥青混合料中(Sup-13、Sup-20),结合规范与实际工程检测试验,对不同掺量下的两种相变沥青混合料进行路用性能的测试,结果表明,随PEG-漂珠相变微胶囊在沥青混合料中掺量的增加,混合料动稳定度显著提高,马歇尔稳定度逐渐下降,最大弯拉应变略有下降,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比均呈先升高后降低的趋势;且在最高掺量为60%的情况下,沥青混合料各项性能指标均满足规范要求。(3)通过制备出不同掺量的中、上面层车辙板试件,将其组合形成车辙板测温试件。通过室内模拟试验与室外模拟试验,模拟实际沥青路面中、上两层都掺入PEG-漂珠相变微胶囊,分析比较不同掺量组合下车辙板测温试件的调温控温效果。在室内模拟试验中,发现随PEG-漂珠相变微胶囊掺量的增加,车辙板测温试件的降温效果愈加明显,中、上面层均为最高掺量组在2cm、5cm和8cm深度处分别降低了4.2℃、5.7℃和2.6℃;在室外模拟试验中,最高掺量组在2cm深度处降低了4.1℃。说明PEG-漂珠相变微胶囊掺入沥青混合料中可发挥显著的调温效果,降低了混合料的高温峰值。
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