导热系数的测量翻译.docVIP

引言 由于缺乏可靠的热学性质数据，导致沥青路面瞬态温度预测的可靠实施方法受到了阻碍。掌握沥青混凝土的热学性质，对于温度预测和湿度分布（登普西汤普森西蒙森希尔德布兰德迪克森乔丹ASTM C177（ASTM美国材料实验协会），这个协会采用了一维稳态单独的测试方法去建立导热系数，因此热扩散系数和比热容需要分开测试。 使用ASTM标准规程去确定非均质材料的导热系数（和其他的热性质）可能得出不精确的结果，例如，因为材料的区域差异和不清楚的边界损失，沥青混凝土可能得出不精确的结果。推荐使用的ASTM C177程序仅限于测量区域最大线性尺寸厚度不超过1/3的平板试件。它还指出试件的温度梯度必须很小，以此在傅立叶热传导方程Tan 等人在1992和1997年指出ASTM的热性能程序确定需要很长的测试时间，可能不适合潮湿的材料热物性测量。虽然在过去20年里对沥青混凝土的热物性进行了相当多的研究，可是有很少的方法去解释边界损失。 现有的去确定沥青混凝土的方法是在混合料的构成中，基于线性组合的一个简化方法。例如，曾经有人提出估计沥青混合料的比热容作为每个组件的加权比热容的总和(Jordan and Thomas 1976; Johnston 1981)。然而由于对毛孔孔隙率和含水率变化的影响了解有限，这种方法可能导致不可靠的导热系数估计。 tan等人在1992年采用傅立叶薄板坯热0.2）。Highter and Wall在1984年也开发了一个使用3毫米铜磁盘的简单热量仪，来观察沥青混合料的热物性变化。利用他们的简单设备，通过单次的试验来建立瞬态和稳态热传导理论、热扩散系数、导热系数和比热容的综合知识。在1980年，Wolfe等人通过采用导热率ASTM C-177并且确定用于下降量热法材料的比热容，试图去探讨不同骨料类型的沥青混凝土的热物性变化。 尽管关于这个问题似乎有相当多的参考文献，但是在现有的沥青混凝土的热物性测定方法中，大部分都没有解释边界损失。关键问题是如何实现沥青混凝土（AC）试件的一维稳态热流，因为它几乎不可能满足热薄板坯标准（Tan等人1992），无论试件是从室内试验制得还是从正在使用的路面中取得。 目的 本文的目的是采用改进的测试方法去探讨高性能热拌沥青混凝土的热物性。论文论述一种新方法的测试结果。通过结合瞬态和稳态理论，用这种方法去测试沥青混凝土试件的导热系数、热扩散系数、和比热容。第二个目的是探讨沥青混凝土的热学性能和物理性能之间的相互关系。关键的相关物理性能测试包括回弹模量、马歇尔稳定性和流值、以及表观密度。 原理 本文热学性质测试是基于监测guarded热测试装置，这个装置由加拿大新不伦瑞克大学（UNB）设计和开发（UNB K-阿尔法测试仪Mrawira and Luca在 2002年概述了它的理论基础和正确性，在早期的工作中首次提出该实验装置。监测guarded实验装置由一个能容纳两个相同的试样的容器组成，它的尺寸是100 mm*100 mm*20 mm。选择20毫米厚度的试样是因为热拌沥青混凝土的最大石子尺寸为12.5毫米，因此锯开的试件可能包括所有的颗粒级配。 UNB K-阿尔法测试仪Mrawira and Luca 2002）。 图1. 研究中热拌沥青混凝土的骨料级配的使用 （来源：Sussex New Brunswick附近的Bustin碎石。在矿质骨料中，加入8％的天然砂充满空隙。） 使用高性能路面回旋压缩机制件，用初始压缩为67、99、133、 212转的高性能路面试样测试其压实对热学性质的影响。试样由最大公称尺寸为12.5mm的密级配高性能路面热拌沥青混凝土制成，级配曲线如图1。以往使用的骨料来自Bustin碎石（New Brunswick省南部的Sussex附近），这些碎石保留了30%筛分尺寸为4.75毫米的碎石。加入天然砂（总骨料重量的8%）来达到由New Brunswick运输部所试验规定的矿料孔隙率的要求。试验选用这个区域的标准粘合剂。最终的配合比设计达到等级为PG58-34的6%沥青粘合剂，通常是没有添加聚合物改性剂guarded and unguarded setups测试沥青混凝土的热学性质，通常冷却板的温度Tc介于13℃15℃，而加热板的温度Th介于19℃～21°C。 图2显示了完整的实验装置结构。对于每个测试体系，从一个直径为150毫米的高性能路面沥青混凝土室内压实制件小心切成两个尺寸为100*100*20的试件。为保证试件和加热板或冷却板之间良好的接触，试件平面用导电膏薄层。试件要严格对齐冷却板和加热板。在开始测试之前，使试件组件（即标本，加热器，冷却板）Tc。（在实验期间，冷却板均维持在这个初始温度）。测试室连上被控制的直流电源（DC）,而这个测试室是一个由加热板、热电偶电路高分辨率直