[发明专利]一种沥青混凝土热学性能参数的测试方法

说明书

本发明公开一种沥青混凝土热学性能参数的测试装置及测试方法，包括试样槽、加热组件、冷却系统和温度控制系统；试样槽两侧均安装有冷却系统，冷却系统均包括冷却板、进水管和出水管，冷却板安装于试样槽槽壁，冷却板的两端依次与进水管和出水管连通；所述加热组件安装于试样槽内，加热组件包括主加热板、保护加热板和铜板，铜板设置于试样槽，铜板表面附有主加热板，且铜板四周设有保护加热板；试样槽内放置沥青混凝土试样。本发明首先提供一种考虑了瞬态热量交换的热学性能参数的测试装置，其次基于试验装置提出一种相关热力学性能参数的计算方法，对于了解材料的热力学性能参数以及考虑热量交换的温度分布模型的建立具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种材料测试技术，具体涉及一种沥青混凝土热学性能参数的测试方法。

背景技术

沥青作为一种胶凝材料在路面混凝土中得到了广泛的应用。沥青混凝土路面在实际使用中表现出粘弹性，其中一个重要原因是组成沥青分子的弱化学键容易受到温度的影响，沥青混凝土路面温度的变化对其在荷载以及热应力作用下的性能和使用寿命具有重要的影响。我国地域面积广，大部分区域四季温度变化明显，了解沥青混凝土路面的温度分布有利于路面的养护，对于冬季路面的除冰与防冰工作也具有十分重要的意义。因此，为建立科学合理的路面温度分布预测模型，有必要对沥青混凝土的热学特性进行研究。

目前，大部分的研究是针对稳态温度分布下的路面开展的，但稳态温度下路面的的温度分布模型难以在实际工程中得到应用。路面处在暴露的条件下，其所处的环境往往会随机变化，与此同时路面也会不断的进行温度交换。

因此，对沥青混凝土在温度场中的瞬态模拟对于导热系数、热扩散系数等热学参数的测量具有十分重要的实际应用价值。基于此，一种科学有效的沥青混凝土热学性能参数的测试装置和方法亟待开发。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种沥青混凝土热学性能参数的测试装置及测试方法。

技术方案：本发明的一种沥青混凝土热学性能参数的测试装置，包括试样槽、加热组件、冷却系统和温度控制系统；所述试样槽两侧均安装有冷却系统，冷却系统均包括冷却板、进水管和出水管，冷却板安装于试样槽槽壁，冷却板的两端依次与进水管和出水管连通；所述加热组件安装于试样槽内，加热组件包括主加热板、保护加热板和铜板，铜板设置于试样槽，铜板表面附有(例如采用焊接方式)主加热板，且铜板四周设有保护加热板；试样槽内放置沥青混凝土试样。

为提高测试效率，所述铜板将试样槽隔成两个子空间，两个子空间内均可以放置沥青混凝土试样，每个子空间内的沥青混凝土试样均与对应的主加热板、保护加热板以及冷却板接触，且在放置沥青混凝土试样时，沥青混凝土试样与加热板、冷却板对齐；主加热板上连接有温度控制系统，通过温度控制系统调整主加热板的温度。

为消除试样边缘的热损失，保护加热板的宽度为25mm，主加热区域为50×50mm的正方形区域(考虑测试过程试件整体受热的均匀性，试件尺寸不宜过大，主加热区域的选择为认为试件受热均匀没有热量损失区域，因此采用50×50mm的正方形区域最优；主加热区域为主加热板减去保护加热板部分的面积；)；为进一步减少沿加热板的热流，铜板上主加热区域四周开设有2×3mm的凹槽。

为减少热损失提高测试精度，所述试样槽内的沥青混凝土试样的下上两侧均设有隔热层(采用耐高温隔热材料制成即可)。

进一步的，所述冷却板整体呈板状且由铜制成，冷却板的一侧与冷却水直接接触，冷却板的一侧与被加热试件直接接触；铜板的使用是为了与两侧试件均能均匀良好的接触，并且其材质具有良好的导热性；主加热板整体通电发热。

本发明还公开一种沥青混凝土热学性能参数的测试装置的测试方法：包括以下步骤：

(1)获得原始相应参数：

沥青混凝土的比热容C由下式计算获得：