CN110333263A - 一种隔热混凝土热阻性能评价方法 - Google Patents

一种隔热混凝土热阻性能评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔热混凝土热阻性能评价方法，包括以下步骤：制备隔热混凝土试件，埋设温度传感器至试件的中心位置，填充、捣实；在室内耐候试验箱内和室外自然环境下进行热阻性能测试，记录和存储温度场数据；以所得温度场数据绘制温度变化曲线，划分和定义惰性阶段、变化阶段和稳定阶段三个阶段，定义惰性点和转折点；定义和计算温度惯性持续时间ti、达到稳定态所需时间tt、达到目标温度T2所需时间te、变化阶段持续时间△t和热阻特性指数S，分析和评价所述试件的热阻性能。该方法能够实现对隔热混凝土热阻性能的准确和全面评价，同时也为道路功能性材料的应用和推广提供了良好的依据和保证。

Description

一种隔热混凝土热阻性能评价方法
技术领域
本发明属于道路材料性能评价领域，更具体地，涉及一种隔热混凝土热阻性能评价方法。
背景技术
随着交通运输发展越来越快，车辆轴载越来越大，道路工作环境日益恶劣，沥青路面在建设及使用养护期间不断出现各种病害，裂缝、坑槽、沉陷、车辙、拥抱等，这些病害不仅影响道路行车的安全性、舒适性，还会引起沥青路面水损害等其他病害，严重威胁道路结构稳定。沥青路面出现车辙如果不能及时维修，车辙会逐渐发展，愈演愈烈，直至路面结构损坏。沥青路面车辙几乎已成为沥青路面最致命的缺陷，使沥青路面的应用受到极大限制。在分析沥青路面车辙产生机理的基础上，道路工作者们同时参考气候条件和车载状况，提出了诸如改性沥青、优选集料、优化级配等一系列防治措施。实践证明，这些被动的防治措施虽然起到了一定作用，但并未从根本上解决沥青路面高温车辙问题，还增加了工程造价。因此，隔热路面这种变被动为主动的防治高温车辙的路面结构，具有良好的应用和推广前景。隔热路面的思路是通过某种技术措施控制沥青路面升温，以使沥青路面免受车辙产生的直接诱因-高温的影响，从而缓解沥青路面车辙问题。但是，现今对于隔热混凝土的热阻性能缺乏统一的评价方法，无法对热阻性能进行准确的评价和预测，阻碍了隔热混凝土路面的推广应用。
因此，亟需一种针对隔热混凝土热阻性能的评价方法，以利于隔热混凝土的大范围推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术中有关隔热混凝土热阻性能评价方法的空白，提供一种隔热混凝土热阻性能评价方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种隔热混凝土热阻性能评价方法，包括以下步骤：
S1.制备呈中心对称形状的隔热混凝土试件，埋设温度传感器至试件的中心位置，填充、捣实；
S2.在温度差为30℃～40℃、湿度为40％～100％的条件下进行热阻性能测试，记录和存储温度场数据；
S3.以步骤S2所得温度场数据绘制温度变化曲线，划分和定义惰性阶段、变化阶段和稳定阶段三个阶段，定义惰性点和转折点；
S4.定义和计算温度惯性持续时间ti、达到稳定态所需时间tt、达到目标温度T2所需时间te、变化阶段持续时间△t和热阻特性指数S，分析和评价试件的热阻性能。
其中，步骤S3所述惰性阶段定义为在外界温度作用下，恒温状态的隔热混凝土打破恒温惯性，从初始恒定温度开始缓慢下降或上升的阶段。
所述惰性阶段开始于温度下降点或上升点，结束于混凝土温度快速线性下降或上升阶段起点。
步骤S3所述变化阶段定义为隔热混凝土试件温度线性下降或上升的阶段。
所述变化阶段曲线具有较为恒定变化趋势，曲率变化率较小。
步骤S3所述稳定阶段定义为隔热混凝土试件温度下降或上升逐渐趋于稳定的阶段。
所述稳定阶段温度变化趋势较为平缓，温度变化幅度远小于变化阶段，与惰性阶段相近，而温度变化达到终点时，终点温度为目标温度T2(低温或高温)。
步骤S3所述惰性点定义为温度变化曲线惰性阶段的结束点，也是变化阶段的起始点。
步骤S3所述转折点定义为温度变化曲线由变化阶段的稳定变化进入稳定阶段的平缓变化的变化点。
所述缓慢上升或下降是指温度变化曲线斜率的绝对值为0～0.577。
所述线性下降或上升是指温度变化曲线斜率的绝对值＞0.577，且温度变化曲线斜率为目标斜率±0.05。
所述目标斜率为温度变化曲线惰性点的切线斜率。
所述下降或上升逐渐趋于稳定是指温度变化曲线斜率的绝对值为0～0.577。
步骤S4所述温度惯性持续时间ti定义为试验开始至温度惰性阶段结束所持续的时间，即温度惰性阶段持续时间。
步骤S4所述达到稳定态所需时间tt定义为初始状态变化至稳定状态所需要花费的时间，即起始点至转折点之间经历的时间。
步骤S4所述达到目标温度T2所需时间te定义为温度变化曲线所涵盖的时间跨度，即从初始温度变化至目标温度T2所需要的时间。
步骤S4所述变化阶段持续时间△t定义为温度曲线稳定变化的阶段，即惰性点至转折点之间的时间，所述变化阶段持续时间△t的计算公式如式(I)所示：
△t＝tt-ti 式(I)。
步骤S4所述热阻特性指数S定义为目标温度T2的绝对值与从零度变化至目标温度T2所需要时间te-t0间的乘积，所述热阻特性指数S的计算公式如式(II)所示：
S＝(te-t0)×│T2│ 式(II)。
所述进行热阻性能测试的方法为：将隔热混凝土试件置于温度差为30℃～40℃、湿度为40％～100％的环境中，将试件从低温环境放入高温环境(或将试件从高温环境放入低温环境)，对试件的温度变化数据进行测试和记录。
定义△S＝S2-S1(S2-隔热混凝土的热阻特性指数，S1-普通混凝土的热阻特性指数)。
当0＜△S≤6.5，隔热混凝土的热阻性能一般；当6.5＜△S≤18.3，隔热混凝土的热阻性能良好；当△S＞18.3，隔热混凝土的热阻性能优良。
优选地，步骤S1所述温度传感器为热敏电阻式温度传感器。
优选地，步骤S1所述埋设温度传感器的方法为：确认温度传感器的埋设位置，用热绝缘涂料对温度传感器的信号传输线隔热包裹，然后在热绝缘涂料表面采用防水膜防水，钻孔，埋设温度传感器，用含有隔热改性剂的沥青冷补料对孔隙进行填充，捣实。
所述热绝缘涂料的作用为：防止外界热量对温度场数据造成误差影响。
所述防水膜的作用为：保证内部防水涂层不受外界水的侵蚀。
更优选地，所述热绝缘涂料为环氧树脂和硅胶粉配置的水性涂料。
更进一步优选地，所述环氧树脂和硅胶粉的质量比为1～3：1。
再进一步优选地，所述环氧树脂和硅胶粉的质量比为2：1。
更优选地，所述防水膜为3M防水胶带，宽度为50mm。
更优选地，所述钻孔为采用电钻进行钻孔。
更进一步优选地，所述电钻为冲击钻，钻头尺寸为
更优选地，所述沥青冷补料为可在常温施工的沥青混合料，主要包含改性沥青、集料、填料和冷拌改性剂等成分。
更进一步优选地，所述改性沥青为SBS改性沥青。
更进一步优选地，所述集料为玄武岩。
更进一步优选地，所述填料为石灰岩矿粉。
更进一步优选地，所述冷拌改性剂为沥青降粘剂或乳化剂。
所述冷拌改性剂的作用为：保证沥青混合料在低温条件下仍可以进行拌和施工。
优选地，步骤S1所述隔热混凝土试件的形状为正方体或长方体。
优选地，步骤S1所述隔热混凝土为沥青混凝土。
更优选地，所述沥青混凝土试件的制备方法为：将沥青、集料、填料、隔热混凝土改性剂和添加剂等成分拌和均匀后，倒入混凝土模具中，摊铺，保温，轮碾成型，即可得到所述沥青混凝土试件。
更进一步优选地，所述集料为玄武岩。
更进一步优选地，所述填料为石灰岩矿粉。
再进一步优选地，所述填料的细度为250～350目。
更进一步优选地，所述隔热混凝土改性剂为绢云母改性剂。
更进一步优选地，所述添加剂为沥青改性剂。
再进一步优选地，所述沥青改性剂为SBS改性剂、温拌剂或阻燃剂中的任意一种或几种。
为了抑制轮碾成型过程中试件的变形，优选地，所述混凝土模具的材质为刚性材料。具体地，所述混凝土模具为钢制试模。
优选地，所述轮碾成型的方法为：将所述试件放入轮碾成型仪上，反复进行标准轴载轮碾。
更优选地，所述轮碾成型仪的高温碾压板尺寸为600mm×600mm。
优选地，所述保温的方法为：将所述试件放入25℃的恒温箱内保存16～28h。
所述保温条件是为了保证试件能够稳定成型，且使得试件的结构强度良好。
优选地，步骤S2所述耐候试验箱为UV紫外灯耐候试验箱。
更优选地，所述UV紫外灯为高强紫外卤素灯，主光谱有效范围为350nm～450nm。
优选地，在室内耐候试验箱内进行隔热混凝土试件热阻性能测试的具体步骤如下：
S11.将隔热混凝土试件放入保温箱进行降温或升温处理，到达目标温度后恒温保存；
S12.将步骤S11处理后的试件放入岩棉质保温盒中，将试件的四个侧面和底面完全封闭；
S13.预热耐候试验箱，控制温度、湿度和光照，放入步骤S12处理后的试件进行热阻性能测试；
S14.当试件内部温度传感器的温度达到目标温度后终止试验，记录和整理温度数据。
优选地，步骤S12所述岩棉质保温盒中岩棉的导热系数为0.04W/(m·K)。
优选地，在室外自然环境下进行隔热混凝土试件热阻性能测试的具体步骤如下：
S111.将隔热混凝土试件放入恒温箱中保温，放入岩棉质保温盒中，进行四个侧面和地面的隔热处理；
S112.选择一个无遮挡、通风的土质场地，在场地中心位置喷漆标记，按照600mm×600mm×100mm尺寸挖长方体坑槽；
S113.将步骤S111处理后的试件放入步骤S112所得长方体坑槽内，用防污材料对试件表面进行遮挡，然后用黏土填埋空隙、压实；
S114.选择夏季升温或冬季降温时间段，对试件进行热阻性能测试，当达到目标时间后终止试验，记录和整理温度数据。
优选地，步骤S113所述防污材料为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)或聚偏二氯乙烯(PVDC)保鲜膜中的任意一种或几种。
更优选地，步骤S113所述防污材料为PE。
优选地，步骤S113所述黏土为颗粒度小于2μm可塑的硅酸铝盐，应用时掺加其质量10％的水分拌和。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种隔热混凝土热阻性能评价方法，该方法创造性的定义了隔热混凝土温度变化的三个阶段，并针对不同的变化阶段提出了相应的评价指标，能够准确的描述隔热混凝土稳定变化特点和进程，准确地评价和预测隔热混凝土的热阻性能，例如，利用热阻特性指数S等指标深入评价隔热混凝土在低温或高温条件下的热阻性能，为隔热混凝土热阻性能的评价提供了科学的依据，同时也为道路功能性材料的应用和推广提供了根据针对性的指导，具有良好的实际应用价值。
附图说明
图1是温度传感器的埋设位置图；其中，A点为隔热混凝土试件上表面的中心位置点，B点为A点垂直于其平行线的交点，C点为温度传感器钻孔位置点。
图2是隔热混凝土的温度变化曲线图。
图3是室内升温条件下隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线图。
图4是室内降温条件下隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线图。
图5是室外夏季高温隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线图。
图6是室外冬季低温隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1隔热混凝土试件的制备
(1)按照规范要求对各项原材料的技术指标进行测试和验证，选择符合规范要求的绢云母隔热混凝土原材料，并预先称取原材料的质量为沥青总质量的20％(质量份数)，放入洁净的容器中待用；
(2)将步骤(1)称取好的原材料，按照矿料(玄武岩及石灰岩矿粉)：沥青：绢云母改性剂＝100：6.2：1.44的配比制备隔热混凝土材料，将制备好的绢云母隔热混凝土材料倒入尺寸为600mm×600mm×100mm的特制混凝土模具中，进行多次插捣和预压整平后，将模具放入轮碾成型仪上，反复进行24次标准轴载轮碾；
(3)将步骤(2)轮碾后的隔热混凝土材料连同模具放入温度为25℃的恒温箱内保存16～28h，然后拆除外模具，完成隔热混凝土试件的制备。
实施例2温度传感器的埋设及填充
(1)采用直尺和白色记号笔量取和标注隔热混凝土试件上表面的中心位置点A，然后通过A做一条垂直于两条平行边的直线，与任一边的交点为B，然后以B点为端点，做一条与长方体试件的高平行的直线，采用直尺量取该直线的中点C，C点即为温度传感器钻孔位置点；
(2)采用热绝缘涂料对温度传感器的信号传输线进行隔热包裹处理，防止外界热量对温度场数据造成误差影响，然后在热绝缘涂料表面采用防水膜进行防水处理，保证内部防水涂层不受外界水的侵蚀；
(3)采用电钻从C点处对热阻混凝土试件进行钻孔处理，垂直钻孔距离为300mm，然后将温度传感器安装至该中心位置处，并采用含有隔热改性剂的沥青冷补料对孔隙进行填充，填充完毕进行捣实处理。
其中，温度传感器的埋设位置图如图1所示。
实施例3隔热混凝土试件的室内热阻性能测试
采用紫外耐候性试验箱进行隔热混凝土试件的室内热阻性能测试，其中，光照条件采用UV紫外线灯(高强紫外卤素灯，主光谱为400nm)进行模拟，光照强度为10W/m2，温度范围采用精密温控系统进行控制，保证精密温控系统的温度差为30℃～40℃，具体升温过程的温度范围为：-20℃初始温度至20℃目标温度，-15℃初始温度至25℃目标温度，-10℃初始温度至30℃目标温度或0℃初始温度至40℃目标温度；具体降温过程的温度范围为：20℃初始温度至-20℃目标温度，25℃初始温度至-15℃目标温度，30℃初始温度至-10℃目标温度或40℃初始温度至0℃目标温度；湿度采用湿度传感器和自动加湿器组成的湿度控制系统进行控制，湿度具体为50％。升温过程主要采用光照作为热源进行加热，而降温过程主要采用制冷压缩机进行降温处理。
1、基于升温状况的室内热阻性能测试
基于升温状况的室内热阻性能测试的具体步骤如下：
(1)将隔热混凝土试件预先放入低温保温箱进行降温处置，当试件温度降低到低温目标温度20℃后，进行恒温保温待用；
(2)将隔热混凝土试件放入岩棉质保温盒(岩棉的导热系数为0.04W/(m·K))中，将四个侧面及底面完全封闭，防止测试过程中热量从其他面传入试件内部，影响隔热混凝土试件的热阻性能测试结果；
(3)预热紫外耐候性试验箱，将湿度和温度分别控制在50％和60℃，光照强度调制10W/m2，将隔热封闭的隔热混凝土试件放入紫外耐候性试验箱内，开始热阻性能测试，并采用数据记录器记录相关温度数据；
(4)当隔热混凝土试件内部传感器温度达到高温目标温度后终止试验，将取得的试验数据进行记录和整理。
2、基于降温状况的室内热阻性能测试
基于降温状况的室内热阻性能测试的具体步骤如下：
(1)将隔热混凝土试件预先放入高温保温箱进行升温处置，当试件温度升高到高温目标温度20℃后，进行恒温保温待用；
(2)将隔热混凝土试件放入岩棉质保温盒中，将四个侧面及底面完全封闭，防止测试过程中热量从其他面传入试件内部，影响隔热混凝土试件的热阻性能测试结果；
(3)预热紫外耐候性试验箱，将湿度和温度分别控制在50％和-20℃，将隔热封闭的隔热混凝土试件放入紫外耐候性试验箱内，开始热阻性能测试，并采用数据记录器记录相关温度数据。
(4)当隔热混凝土试件内部传感器温度达到低温目标温度后终止试验，将取得的试验数据进行记录和整理。
实施例4隔热混凝土试件的室外热阻性能测试
隔热混凝土试件的室外自然环境热阻性能测试主要分为夏季升温试验和冬季降温试验，其中，夏季和冬季的试验场所分别选择在气温代表性地区进行，夏季升温试验应选择在夏季平均温度在35℃以上的地区进行，而冬季降温试验应选择在冬季最低温度在-20℃以下的地区进行。夏季升温试验试件的温度数据范围为20℃～50℃，而冬季降温试验试件的温度数据范围为10℃～-20℃。
1、夏季自然环境升温试验
夏季自然环境升温试验的具体步骤如下：
(1)将隔热混凝土试件预先放入20℃恒温箱中保温12h，将试件温度恒定在20℃，然后将恒温试件放入岩棉质隔温装置中，进行四个侧面和地面的隔热处理，防止热量从其他位置进入试件影响测试结果；
(2)选择一个无遮挡、通风的土质场地，在场地中心位置采用喷漆进行试验场地标记，然后将按照600mm×600mm×100mm尺寸挖长方体坑槽，将经过隔热处理的试件放置在长方体坑槽中，并采用黏土(颗粒度小于2μm可塑的硅酸铝盐，应用时掺加其质量10％的水分拌和)对空隙进行填埋和压实，填埋过程中应保持试件表面洁净，可采用防污材料对试件表面进行遮挡，完成填埋后可去除防污材料；
(3)选择晴天少云，最高温度在35℃以上，且日照时间在8h以上的夏季白天，从上午9:00～下午4:00时间范围内，对隔热混凝土试件的温度数据进行测试和记录，当时间到达目标时间后结束试验，并对数据进行读取和整理。
2、冬季自然环境降温试验
冬季自然环境降温试验的具体步骤如下：
(1)将隔热混凝土试件预先放入20℃恒温箱中保温12h，将试件温度恒定在10℃，然后将恒温试件放入岩棉质隔温装置中进行四个侧面和地面的隔热处理，防止热量从其他位置进入试件影响测试结果；
(2)选择一个无遮挡、通风的土质场地，在场地中心位置采用喷漆进行试验场地标记，然后将按照600mm×600mm×100mm尺寸挖长方体坑槽，将经过隔热处理的试件放置在长方体坑槽中，并采用黏土对空隙进行填埋和压实，填埋过程中应保持试件表面洁净，可采用防污材料PE对试件表面进行遮挡，完成填埋后可去除防污材料；
(3)选择最低温度在-20℃以下的夜晚作为冬季降温测试时段，从晚上11:00～上午6:00时间范围内，对隔热混凝土试件的温度数据进行测试和记录，当时间到达目标时间后结束试验，并对数据进行读取和整理。
实施例5温度变化曲线的阶段划分及热阻性能评价指标的定义
采用实施例3得到的基于降温状况的室内热阻性能测试或实施例4得到的冬季自然环境降温试验得到的隔热混凝土温度的测试数据，绘制隔热混凝土的温度变化曲线。
1、温度变化曲线的阶段划分
1)温度数据变化阶段划分与定义
绘制得到隔热混凝土的温度变化曲线如图2所示，根据该曲线的变化规律和特点，变化曲线可以分为以下三个变化阶段：
(1)惰性阶段
惰性阶段是指在外界温度作用下，恒温状态的隔热混凝土打破恒温惯性，从初始恒定温度开始缓慢变化(下降或上升)的阶段。惰性阶段开始于温度下降点或上升点，结束于混凝土温度快速线性下降或上升阶段起点，即图2中的(0，ti)区间，ti点为惰性阶段的结束点，在ti点后曲线上曲率出现显著变化。
(2)变化阶段
变化阶段是指隔热混凝土试件温度线性变化(下降或上升)的阶段。变化阶段曲线具有较为恒定变化趋势，曲率变化率较小。如图2所示，变化阶段区间主要为(ti，tt)，结束于曲率转折点tt，在变化转折点tt后温度变化曲线逐渐趋于稳定，而斜率再次出现显著变化。
(3)稳定阶段
稳定阶段是指隔热混凝土试件温度变化(下降或上升)逐渐趋于稳定的阶段。如图2所示，稳定阶段区间为(tt，te)，稳定阶段温度变化趋势较为平缓，温度变化幅度远小于变化阶段，与惰性阶段相近，而温度变化达到终点时，终点温度为目标温度T2(低温或高温)。
2)曲线变化关键点定义
(1)惰性点
惰性点是指温度变化曲线惰性阶段的结束点，也是变化阶段的起始点，该点位于t＝ti位置处。
(2)转折点
转折点是指温度变化曲线由变化阶段的稳定变化进入稳定阶段的平缓变化的变化点，该点位于t＝tt位置处。
2、热阻性能评价指标的定义
(1)温度惯性持续时间ti
温度惯性持续时间ti是指试验开始至温度惰性阶段结束所持续的时间，即温度惰性阶段持续时间。
(2)达到稳定态所需时间tt
达到稳定态所需时间tt是指初始状态变化至稳定状态所需要花费的时间，即起始点至转折点之间经历的时间。
(3)达到目标温度T2所需时间te
达到目标温度T2所需时间te是指温度变化曲线所涵盖的时间跨度，即从初始温度变化至目标温度T2所需要的时间。
(4)变化阶段持续时间△t
变化阶段持续时间△t是指温度曲线稳定变化的阶段，即惰性点至转折点之间的时间，所述变化阶段持续时间△t的计算公式如式(I)所示：
△t＝tt-ti 式(I)。
(5)热阻特性指数S
热阻特性指数S是指目标温度T2的绝对值与从零度变化至目标温度T2所需要时间te-t0间的乘积，所述热阻特性指数S的计算公式如式(II)所示：
S＝(te-t0)×│T2│ 式(II)。
实施例6热阻曲线绘制及热阻性能评价
1、热阻曲线绘制及热阻性能评价实验
根据实施例3得到的室内热阻性能测试和实施例4得到的室外热阻性能测试数据，对试验数据的归类和分析，分别绘制隔热混凝土试件室内、室外测温数据曲线，对温度数据变化曲线的计算分析，确定惰性阶段、变化阶段及稳定阶段的相关范围，然后对各个热阻性能评价指标值进行计算，在此基础上对隔热混凝土的热阻性能进行准确分析和评价。
2、结果
(1)室内温度变化曲线
室内升温条件下隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线如图3所示，室内降温条件下隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线如图4所示，根据图3和图4的温度变化曲线，可得出不同热阻性能评价指标值，结果如表1和表2所示：
表1室内升温条件下的热阻性能评价指标值
混凝土类型 t<sub>i</sub>/h t<sub>t</sub>/h t<sub>e</sub>/h △t/h S
普通混凝土 1.5 3.5 5.5 2 60
隔热混凝土 2.5 4.5 7.5 2 86
表2室内降温条件下的热阻性能评价指标值
混凝土类型 t<sub>i</sub>/h t<sub>t</sub>/h t<sub>e</sub>/h △t/h S
普通混凝土 1.0 4.5 6.5 3.5 66
隔热混凝土 2.0 5.0 8.0 3.0 74
根据图3、图4、表1和表2结果可知，在室内温度变化条件下，隔热混凝土的温度惯性持续时间ti、达到稳定态所需时间tt和达到目标温度所需总时间te均明显长于普通混凝土，但温度变化阶段持续时间△t与普通混凝土的相同，原因为：室内比室外环境的控温条件更加精确，且△t只是相对评价指标之一，一般隔热混凝土的△t≤普通混凝土的△t，表明：隔热混凝土能够延长路面的温度惰性，降低路面内部温度变化速度，控制路面内部温度不受外界温度的影响。另外，隔热混凝土的热阻特性指数S明显大于普通混凝土，表明隔热混凝土的温度变化更加稳定，变化范围更加平缓、宽泛。
(2)室外温度变化曲线
室外夏季高温隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线如图5所示，室外冬季低温隔热混凝土与普通混凝土温度变化曲线如图6所示，根据图5和图6的温度变化曲线，可得出不同热阻性能评价指标值，结果如表3和表4所示：
表3室外夏季高温条件下的热阻性能评价指标值
混凝土类型 t<sub>i</sub>/h t<sub>t</sub>/h t<sub>e</sub>/h △t/h S
普通混凝土 1.0 4.0 5.5 3 15
隔热混凝土 2.0 4.5 6.5 2.5 45
表4室外冬季低温条件下的热阻性能评价指标值
混凝土类型 t<sub>i</sub>/h t<sub>t</sub>/h t<sub>e</sub>/h △t/h S
普通混凝土 1.5 5.0 6.0 3.5 19.2
隔热混凝土 2.5 5.5 7.5 3 32.4
根据图5、图6、表3和表4结果可知，室外自然环境条件下与室内条件下的隔热混凝土的热阻性能结果基本一致。具体为：隔热混凝土的温度惯性持续时间ti、达到稳定态所需时间tt和达到目标温度所需总时间te均明显长于普通混凝土，但温度变化阶段持续时间△t短于普通混凝土。另外，隔热混凝土的热阻特性指数S明显大于普通混凝土。同时，在室外自然环境条件下测试的结果中，隔热混凝土达到的目标温度与普通混凝土不一致；其中，在夏季，隔热混凝土的目标温度明显低于普通混凝土，而冬季则显著高于普通混凝土；这表明：隔热混凝土在自然环境中的温度变化范围更小，更加有利于沥青路面在极端温度环境中保持各项性能的稳定。
综上所述，本发明提供的隔热混凝土热阻性能评价方法可对隔热混凝土进行准确和科学的评价。
以上具体实施方式为便于理解本发明而说明的较佳实施例，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种隔热混凝土热阻性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备呈中心对称形状的隔热混凝土试件，埋设温度传感器至试件的中心位置，填充、捣实；
S2.在温度差为30℃～40℃、湿度为40％～100％的条件下进行热阻性能测试，记录和存储温度场数据；
S3.以步骤S2所得温度场数据绘制温度变化曲线，划分和定义惰性阶段、变化阶段和稳定阶段三个阶段，定义惰性点和转折点；
S4.定义和计算温度惯性持续时间ti、达到稳定态所需时间tt、达到目标温度T2所需时间te、变化阶段持续时间△t和热阻特性指数S，分析和评价试件的热阻性能；
其中，步骤S3所述惰性阶段定义为在外界温度作用下，恒温状态的隔热混凝土打破恒温惯性，从初始恒定温度开始缓慢下降或上升的阶段；步骤S3所述变化阶段定义为隔热混凝土试件温度线性下降或上升的阶段；步骤S3所述稳定阶段定义为隔热混凝土试件温度下降或上升逐渐趋于稳定的阶段；步骤S3所述惰性点定义为温度变化曲线惰性阶段的结束点，也是变化阶段的起始点；步骤S3所述转折点定义为温度变化曲线由变化阶段的稳定变化进入稳定阶段的平缓变化的变化点；
所述缓慢上升或下降是指温度变化曲线斜率的绝对值为0～0.577；
所述线性下降或上升是指温度变化曲线斜率的绝对值＞0.577，且温度变化曲线斜率为目标斜率±0.05；
所述目标斜率为温度变化曲线惰性点的切线斜率；
所述下降或上升逐渐趋于稳定是指温度变化曲线斜率的绝对值为0～0.577；
步骤S4所述温度惯性持续时间ti定义为试验开始至温度惰性阶段结束所持续的时间，即温度惰性阶段持续时间；步骤S4所述达到稳定态所需时间tt定义为初始状态变化至稳定状态所需要花费的时间，即起始点至转折点之间经历的时间；步骤S4所述达到目标温度T2所需时间te定义为温度变化曲线所涵盖的时间跨度，即从初始温度变化至目标温度T2所需要的时间；
步骤S4所述变化阶段持续时间△t定义为温度曲线稳定变化的阶段，即惰性点至转折点之间的时间，所述变化阶段持续时间△t的计算公式如式(I)所示：
△t＝tt-ti 式(I)；
步骤S4所述热阻特性指数S定义为目标温度T2的绝对值与从零度变化至目标温度T2所需要时间te-t0间的乘积，所述热阻特性指数S的计算公式如式(II)所示：
S＝(te-t0)×│T2│ 式(II)。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S4所述分析和评价试件的热阻性能的方法为：定义隔热混凝土的热阻特性指数S2与普通混凝土的热阻特性指数S1的差值为△S，当0＜△S≤6.5，隔热混凝土的热阻性能一般；当6.5＜△S≤18.3，隔热混凝土的热阻性能良好；当△S＞18.3，隔热混凝土的热阻性能优良。
3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S1所述温度传感器为热敏电阻式温度传感器。
4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S1所述埋设温度传感器的方法为：确认温度传感器的埋设位置，用热绝缘涂料对温度传感器的信号传输线隔热包裹，然后在热绝缘涂料表面采用防水膜防水，钻孔，埋设温度传感器，用含有隔热改性剂的沥青冷补料对孔隙进行填充，捣实。
5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述热绝缘涂料为环氧树脂和硅胶粉配置的水性涂料。
6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述环氧树脂和硅胶粉的质量比为1～3：1。
7.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S1所述形状为正方体或长方体。
8.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S1所述隔热混凝土为沥青混凝土。
9.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤S2所述耐候试验箱为UV紫外灯耐候试验箱。
10.根据权利要求9所述的评价方法，其特征在于，所述UV紫外灯为高强紫外卤素灯，主光谱有效范围为350nm～450nm。
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