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沥青混合料热物性参数研究

作　者: 邹玲
导　师: 郑南翔
学　校: 长安大学
专　业: 材料学
关键词: 沥青路面导热系数比热容线收缩系数
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

沥青路面结构温度场和温度应力的分析都离不开材料的热物性参数,热物性参数随温度状况和材料种类的变化而不同,但以往在进行路面结构温度场和温度应力的分析时,一般都将材料的热物性参数取为定值,使得预估的温度场和计算的温度应力的正确性大打折扣。由于道路结构处于不断变化的温度环境中,因此若想精确模拟道路结构温度场,实测不同状况下道路材料的热物性参数是非常必要的。本文所研究的热物性参数主要包括比热容、导热系数、线收缩系数。主要研究内容及研究结论如下：开发并标定了沥青混合料的比热容测试系统,测试了沥青、集料、沥青混合料的比热容,得出沥青混合料各组分对其比热容的影响,通过预估模型比选得出应用并联模型进行沥青混合料比热容预估。用快速导热系数测定仪测试了沥青、集料、沥青混合料的导热系数,得出沥青混合料各组分对其导热系数的影响；分析了温度变化对导热系数的影响；通过预估模型比选得出应用并联模型进行沥青混合料导热系数预估。利用应变计电测法,测定了沥青混合料的线收缩系数,得出沥青种类对混合料的线收缩系数影响大于空隙率和集料的影响；温度变化和温速变化对线收缩系数影响较大。利用有限元模型对路面温度场进行了预估,并与路面实测温度进行了对比,得出若想精确模拟道路结构温度场,需要实测不同状况下道路材料的热物性参数。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 国内外研究概况  10-15
    1.2.1 比热容研究概况  10-11
    1.2.2 导热系数研究概况  11-13
    1.2.3 线收缩系数研究概况  13-14
    1.2.4 沥青路面温度场研究概况  14-15
  1.3 主要研究内容及技术路线  15-17
    1.3.1 主要研究内容  15-16
    1.3.2 技术路线  16-17
第二章试验原材料  17-22
  2.1 原材料  17-19
    2.1.1 沥青  17-18
    2.1.2 集料  18-19
  2.2 材料级配设计  19-20
  2.3 沥青混合料路用性能检测  20-22
第三章比热容测试系统的开发及参数测试  22-31
  3.1 概述  22
  3.2 试验方案  22-23
  3.3 沥青比热容测试结果分析  23-24
  3.4 集料比热容测试结果分析  24-25
  3.5 沥青混合料比热容测试及结果分析  25-28
    3.5.1 沥青混合料比热容计算公式  25
    3.5.3 空隙率对沥青混合料比热容的影响  25-26
    3.5.4 集料种类对沥青混合料比热容的影响  26
    3.5.5 沥青种类对沥青混合料比热容的影响  26-27
    3.5.6 短期老化对沥青混合料比热容的影响  27-28
  3.6 沥青混合料比热容预估公式  28-29
    3.6.1 复合材料的线性效应  28
    3.6.2 沥青混合料比热容复合体方程  28-29
  3.7 本章小结  29-31
第四章导热系数测试方法比选及参数测试  31-44
  4.1 路面材料的导热系数试验方法分析  31-34
    4.1.1 导热系数试验方法比选  31-32
    4.1.2 导热系数试验方法理论分析  32-33
    4.1.3 试验仪器  33-34
  4.2 试验方案  34
  4.3 沥青导热系数测量  34-36
    4.3.1 试件的制备工作  34-35
    4.3.3 沥青导热系数测定结果及分析  35-36
  4.4 集料导热系数测试  36
    4.4.1 结果分析  36
  4.5 沥青混合料导热系数测试  36-40
    4.5.1 沥青混合料导热系数测试步骤  36
    4.5.2 空隙率对沥青混合料导热系数的影响  36-37
    4.5.3 集料种类对沥青混合料导热系数的影响  37
    4.5.4 沥青种类对沥青混合料导热系数的影响  37-38
    4.5.5 短期老化对沥青混合料导热系数的影响  38-39
    4.5.6 饱水状态下沥青混合料导热系数  39
    4.5.8 温度对沥青混合料导热系数的影响  39-40
  4.6 沥青混合料导热系数预估模型  40-43
    4.6.1 混合料导热系数并联与串联模型  40
    4.6.2 陈则韶模型  40-42
    4.6.3 Williamson模型  42-43
    4.6.4 等效导热系数计算结果与实测值对比分析  43
  4.7 本章小结  43-44
第五章线收缩系数测试方法及参数测试  44-55
  5.1 线收缩系数概述  44
  5.2 线收缩系数试验方法比选  44-45
  5.3 线收缩系数试验方法理论分析  45-49
    5.3.1 电阻应变计电测法的工作原理  45-47
    5.3.2 温度补偿原理  47-48
    5.3.3 静态电阻应变仪  48-49
    5.3.4 测量线路的连接  49
  5.4 试验方案及测试步骤  49-52
    5.4.1 试验方案  49
    5.4.2 仪器设备  49-50
    5.4.3 试验步骤  50-51
    5.4.4 线收缩系数公式  51-52
  5.5 线收缩系数测试及分析  52-54
    5.5.1 空隙率的影响  52
    5.5.2 沥青种类的影响  52-53
    5.5.3 集料种类的影响  53-54
    5.5.4 同时改变起始温度和降温速率对沥青混合料线收缩系数的影响  54
  5.6 本章小结  54-55
第六章热物性参数对路面温度场的影响  55-64
  6.1 热传导基础理论  55-58
    6.1.1 温度场  55
    6.1.2 等温面与温度梯度  55
    6.1.3 热流向量  55-56
    6.1.4 傅里叶定律  56
    6.1.5 热传导微分方程  56-57
    6.1.6 热传导微分方程的定解条件  57-58
  6.2 沥青路面道路结构热分析参数  58-61
    6.2.1 沥青路面温度场  58-59
    6.2.2 沥青路面热传导微分方程  59
    6.2.3 沥青路面热传导微分方程的路表边界条件  59-60
    6.2.4 层间接触条件  60
    6.2.5 路表近地空气温度  60
    6.2.6 土基地温估计  60-61
    6.2.7 路面材料热分析参数  61
  6.3 热分析模型  61-63
  6.4 本章小结  63-64
第七章结论与建议  64-65
  7.1 主要研究结论  64
  7.2 进一步研究建议  64-65
参考文献  65-69
致谢  69

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