相變材料改良瀝青的節(jié)能意義及其應用前景
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相變儲能技術是一種將那些被浪費的能源儲存起來并在需要時加以利用,以彌補能源供應與需求之間的差異的有效手段,具有巨大的節(jié)能價值。相變材料是一種潛熱儲能材料,它具有較高的儲能密度,使…
相變儲能技術是一種將那些被浪費的能源儲存起來并在需要時加以利用,以彌補能源供應與需求之間的差異的有效手段,具有巨大的節(jié)能價值。相變材料是一種潛熱儲能材料,它具有較高的儲能密度,使得其不需要大的儲存體積便可達到能源儲存的目的。相變材料在建筑中的應用已經(jīng)引起關注,如將相變材料與傳統(tǒng)建筑材料復合成相變儲能混凝土,相變儲能磚,相變儲能石膏板等,可用來增加房屋的儲熱能力。同樣,相變材料也可在道路工程中獲得應用。相變材料改良瀝青的研發(fā)就是一個重要的應用方向。
瀝青路面由于其良好的行車舒適性,是全球范圍內(nèi)應用最為廣泛的高等級路面結構形式。然而現(xiàn)有的瀝青路面在高溫和行車荷載作用下容易發(fā)生車轍等永久性變形,而在低溫條件下又容易發(fā)生低溫收縮開裂等損壞,從而影響瀝青路面的服務水平與使用壽命。溫度是影響瀝青路面性能的最主要因素之一。如何解決溫度對瀝青路面性能的影響,是延長道路使用壽命關鍵之一。近幾年,一些科研工作者在熱能儲存技術的基礎上,借鑒相變材料的調(diào)溫機理,提出了將相變材料摻入瀝青混合料,利用其相變潛熱主動地調(diào)節(jié)瀝青路面的溫度,從而防止瀝青路面因吸收過多熱量而升溫過快,在行車荷載作用下產(chǎn)生永久變形,或防止瀝青路面在驟然降溫或持續(xù)低溫情況下產(chǎn)生開裂的設想,并在實驗中顯示了很好的應用前景。
有工作驗證了相變材料聚乙二醇應用于瀝青混合料的可行性。實驗表明,聚乙二醇摻量越大,所得改性瀝青的溫度敏感性越明顯下降;當聚乙二醇摻量達到30%時,可使改性瀝青在60℃下保持5小時以上。這種改性瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性,動穩(wěn)定度是普通瀝青混合料的2倍以上,在39℃高溫日照條件下可降低路面溫度9℃。
要開拓相變材料在道路工程中的應用前景,關鍵在于尋找和研發(fā)滿足道路工程要求的相變材料。它必須有合適的相變溫度。當路面溫度升高至相變材料相變溫度且尚未達到破壞溫度時,相變材料開始發(fā)生相變,吸收路面材料中的熱量,降低路面溫度的上升速率,使得路面溫度維持在低于高溫破壞溫度的范圍內(nèi),或縮短路面破壞溫度的持續(xù)時間,從而避免或減少路面的高溫破壞。它必須有高的相變儲能能力。相變材料摻加入瀝青混合料中時,不可避免地會改變原混合料的材料組成。若相變材料摻加過多,很可能會造成混合料物理力學性能的降低。高的相變儲能能力可以減少所需相變材料的體積,從而減小對原混合料性能的影響。另外,它還必須具有高的比熱容,良好的導熱性能,較高的密度,較小的體積變化和低蒸汽壓力,穩(wěn)定的化學性質(zhì),良好的安全性和良好的經(jīng)濟性等。
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