導熱系數(shù)是路面材料關鍵的熱物理參數(shù)之一,由于路面材料的多相性,現(xiàn)有試驗方法在試件制備、測試可操作性等方面仍存在一定的不足。筆者在原ASU圓柱試樣法的基礎上提出了改進ASU圓柱試樣法,改進方法包括采用更符合現(xiàn)場采樣的圓柱體試樣,減小試樣中心導熱孔以縮短試樣達到溫度穩(wěn)定狀態(tài)時間,利用外側(cè)橡膠護圈固定表面數(shù)據(jù)采集熱電偶,以及在中心孔填充試驗砂等措施,以進一步提高導熱系數(shù)試驗結果的準確性和可操作性。分別采用改進ASU圓柱試樣法和原ASU圓柱試樣法對已知導熱系數(shù)的超高分子量聚乙烯材料、美國4個不同州的瀝青混凝土和水泥混凝土的導熱系數(shù)進行了研究。結果表明,通過改進試驗設備、采用濕潤的有機砂填充試樣中心孔洞能夠有效降低試驗中溫度損失,提高溫度數(shù)據(jù)讀取的精確性,改進ASU圓柱試樣法在試驗可操作性、可重復性、用時以及試驗結果準確度等方面均得到進一步優(yōu)化,能夠更好地用于瀝青混凝土和水泥混凝土路面材料導熱系數(shù)測量。 

【文章來源】：林業(yè)工程學報. 2020,5(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

ASU圓柱試樣法試件熱傳導原理圖[17]

2)孔洞內(nèi)裝置安放(圖3):將加熱棒在孔洞中固定，并將溫度傳感器T1和T2固定在孔洞與加熱棒之間的間隙中，分別距試件上下表面0.04 m;然后，分多次用干燥的細砂填滿加熱棒與孔洞間的空隙，同時采用柔軟的木槌從試件頂部和外部輕輕地敲打，直至空隙被填滿;最后，在室溫下用注射器將蒸餾水逐滴地從頂部注入中心孔洞的細砂中，直至2 min內(nèi)細砂不吸收水分為止(瀝青混凝土試件需4 g蒸餾水;水泥混凝土試件需6 g蒸餾水)。3)絕緣層及上層傳感器安放(圖3):采用直徑0.15 m、厚0.05 m的泡沫塑料作為絕緣層材料。在下層絕緣層，將試件安放在兩個泡沫塑料上;在上層絕緣層，兩個泡沫塑料在中心位置切一個小楔形口，將第一層泡沫塑料置于試件上方，通過楔形口安置好加熱棒和T1、T2的導線并補回楔形小塊;然后，將第2層泡沫塑料通過楔形缺口加放在其上并同樣補回楔形小塊，使兩層楔形缺口180°錯開，并確保在絕緣層的中心導線引出位置沒有空隙;最后，將溫度傳感器F1放置在試件和第一絕緣層之間，將溫度傳感器F2放置在兩個絕緣層之間，并壓制重物放在上部絕緣片頂部，以使試件與頂部和底部絕緣片緊密穩(wěn)定地接觸。

路面材料的熱物理參數(shù)一般包括有導熱系數(shù)、比熱容、反射率、密度和發(fā)射率等，其中導熱系數(shù)尤為關鍵[4-5]。目前，國內(nèi)外研究學者從導熱系數(shù)入手，通過改變路面材料的導熱系數(shù)，如使用導熱系數(shù)較低的集料或熱阻粘封層等，形成一系列熱阻式路面結構形式，進而達到緩解城市熱效應及路面材料溫度敏感性的目的[6-8]。通常，路面材料導熱系數(shù)的獲取方式主要有理論預估法和實測法[9-10]。其中，理論預估法由于無法較好地考慮環(huán)境溫度及濕度對導熱系數(shù)的影響，存在一定的使用局限性[11-13]。而實測法則主要是借鑒非金屬固體材料的相關測試方法，如防護熱板法，其缺乏對路面材料特性的反映，測試結果相差較大，可比性差，且測試試件難于成型[14-16]。Carlson等[17]在亞利桑那州立大學(Arizona State University，簡稱ASU)提出了ASU圓柱試樣法。該方法是一種使用圓柱形試件來檢測路面材料導熱系數(shù)的試驗方法，結果表明該測試方法能夠適用于路面材料導熱系數(shù)的測試，且具有較好的精度及可重復性。但是，該測試方法仍存在內(nèi)孔出口位置難以控制、填充的導電漿料難以使用、試驗空間有限及試驗操作相對復雜等實際問題。Morris[18]對上述試驗方法進行改進，主要包括擴大內(nèi)孔孔徑、采用硅橡膠海綿墊作填充物、設計熱電偶固定V形支架及設定恒溫試驗環(huán)境等措施。試驗結果表明，改進的ASU圓柱試樣法在典型材料導熱性數(shù)測定中表現(xiàn)優(yōu)異，但仍存在硅橡膠海綿墊壓縮導致本身導熱系數(shù)變化、V形支架難以維持熱電偶多觸點均勻接觸等問題�；诖耍狙芯靠紤]到試樣可操作性、測試結果準確度等因素，對ASU圓柱試樣法進行進一步改進和簡化，以期提高ASU圓柱試樣法的準確度和可重復性，為路面材料導熱系數(shù)的測量及路面結構溫度場分析提供可靠的依據(jù)。1 ASU圓柱試樣法改進

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]瀝青路面導熱系數(shù)測試裝置研究[D]. 張吉星.長安大學 2017
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本文編號：3583016