论文总字数：32160字

摘 要

沥青路面对太阳辐射吸收率高且热导率低，致使热量容易在路面内积聚，进而导致路面高温。沥青路面高温一方面容易引发车辙等高温病害，降低沥青路面使用寿命并影响行车安全，另一方面会加剧城市热岛效应，增加能源消耗，降低城市居民生活舒适度，甚至威胁生命安全。

为了提高热量在沥青路面内的传递效率，本文拟在沥青路面路面内建立竖向导热通道。首先在沥青路面中面层钻孔形成空腔，并填充导热粉体。根据不同粉体的热导率不同，分层填充形成具有梯度热导率的热诱导结构，改变热量在路面的下传效率。最后通过室内照射实验进行路面降温效果验证。

论文首先确定了导热通道的尺寸、布局以及粉体的选择。综合考虑车辙板试件尺寸、传热效果和经济性，确定了空腔直径8mm，间距7.5cm；考虑导热通道热导率变化和经济性，粉体选择铁粉、石墨和铜粉。

室内照射实验结果表明，“上小下大”和“上大下小”结构均可以降低路面温度。“上小下大”结构加速了热量下传速度，路面温度最高可降低4.7℃；“上大下小”结构可以吸收上层结构大量热量，迅速降低表面温度，最高降幅为3.7℃。对比分析结果得出，“上小下大”结构的传热性能更为优越。

关键词：沥青路面，导热通道，热量诱导，路面温度

Abstract

Asphalt pavement has high solar radiation absorption rate and low thermal conductivity. These make it easy for heat to accumulate in the road, which in turn leads to high surface temperature. On one hand, the high temperature of asphalt pavement tends to cause high temperature diseases such as rutting，which will reduce the duration of asphalt pavement. On the other hand, it will aggravate the urban heat island effect, increase energy consumption, reduce the comfort of urban residents, and even threat their life.

In order to improve the efficiency of heat transfer in asphalt pavement, a kind of thermal channel establishing in the middle layer of the pavement has been proposed. First, a cavity is formed crossing the asphalt pavement and filled with thermal powder. According to the different thermal conductivity of different powders, the layered filling powder forms a thermally induced structure with a gradient thermal conductivity, and changes the heat transfer efficiency into the bottom. The effectiveness of cooling pavement was verified by the indoor irradiation tests.

First of all, the size, layout, and powder sorts of thermal channels need to be determined. Considering the dimension, heat transfer effect and economics of the rutting plate specimen, the diameter of the cavity is determined as 8mm and the spacing is 7.5cm. Iron powder, graphite and copper powder were selected as padding material.

The results of the indoor irradiation tests showed that the structure with increasing conductivity from the top to the bottom and the structure with adverse conductivity gradient can all reduce the pavement temperature. The former accelerates the speed of heat transfer, and the temperature of the road surface can be reduced by up to 4.7°C. The latter can absorb a large amount of heat from the upper layer and rapidly reduce the surface temperature, with the maximum reduction of 3.7°C. The comparative analysis found that the former structure behave better transfer performance.

KEY WORDS: asphalt pavement, thermal channel, heat induction, pavement temperature

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1. 立题背景与意义 1

1.2. 国内外研究概况 1

1.2.1. 沥青路面热传导机理研究现状 1

1.2.2. 沥青混合料导热填料研究现状 2

1.2.3. 沥青路面导热通道结构研究现状 3

1.2.4. 沥青路面温度场研究 3

1.2.5. 总结 4

1.3. 关于本论文的研究 4

1.4. 技术路线 5

第二章 沥青路面传热原理 6

2.1. 传热学基本理论^[23][24] 6

2.1.1. 热传导 6

2.1.2. 热对流 7

2.1.3. 热辐射 7

2.1.4. 总结 8

2.2. 沥青路面换热过程分析 8

2.2.1. 沥青路表面与环境换热分析 8

2.2.2. 路面内部传热过程分析 10

2.3. 总结 12

第三章 沥青混合料车辙板制备 14

3.1. 原材料 14

3.2. 矿质混合料的配合比设计 14

3.3. 沥青混合料马歇尔试验 15

3.4. 确定沥青最佳用量 16

3.5. AC-13C目标配合比设计结果汇总 17

3.6. 车辙板成型 17

3.7. 总结 18

第四章 沥青混合料导热通道建立 19

4.1. 粉体材料基本参数 19

4.2. 建立粉体导热通道 20

4.3. 总结 21

第五章 温度场测试 22

5.1. 试验布置 22

5.1.1. 仪器与设备 22

5.1.2. 温度传感器布置 22

5.2. 试验结果分析 24

5.2.1. “上小下大”梯度热导率结果分析 24

5.2.2. “上大下小”梯度热导率结果分析 26

5.2.3. 对比分析 30

5.3. 总结 30

第六章 结论与展望 32

6.1. 主要研究结论 32

6.2. 主要创新点 32

6.3. 进一步研究的问题 33

致 谢 34

参考文献 35

绪论

立题背景与意义

如今全球气候变暖问题已经成为研究热点，它带来的一系列问题，严重影响了人类的生活质量，在一定程度上阻碍的社会的前进。与此同时，我国经济飞速发展，城市化和工业化脚步随之加快，土地原有的绿色植被急剧减少，建筑高楼林立，城市下垫面材质不透水，温室气体加速排放等等^[1]。这些对气候产生了极大影响，其中之一就是城市热岛效应的出现，城市的发展必将进一步影响城市的生态环境和人们的生活。

对于城市热岛效应的产生有两方面的因素：一是临时影响变量，包括风速云层覆盖；二是永久性的影响变量，包括植被面积、建筑材料、天空视域因子以及循环影响因数（太阳辐射和人造热源）。其中，间接太阳热量影响因素为主要影响因素且更为复杂，它主要倚赖于太阳辐射、基础设施的设计和材料的特性，随着昼夜、四季的交替变化也有所不同^[2]。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：32160字