第３８卷第１３期 Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．１３ ２ ０ １ ２年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｍａｙ． ２０１２ ・１３５・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１３—０１３５－０２ 沥青及沥青混合料热物参数研究现状 曾江河 黄 慧 周大矗 （１．广州市公路管理局工程研究所，广东广州 ５１０４２０；２．长沙理工大学，湖南长沙４１０００４） 摘要：通过国内外的研究现状，分析了不同研究人员提供的沥青及沥青混合料热物参数在数值上存在的差异，以便准确规定沥 青混合料的热物参数，更精确地模拟路面温度场。 关键词：沥青，沥青混合料，热物特性，热物参数 中图分类号：ＴＵ５３５ 文献标识码：Ａ ０ 引言 表１ 国外沥青混合料导热系数范围值 沥青混合料的压实过程是一道非常复杂的工序，其表现为从 时间／年 作者 导热系数范围值／ｗ・（ｍ・℃ｌ一 １９４９ Ｋｅｒｓｔｅｎ［５］ １．４９ 松散的无粘性或塑性状态逐渐过渡到具有高粘聚性的流变状态 １９６７ Ｋａｖｉａｎｉｐｏｕｒ［３］ ２．２８～２．８８ 的过程，在此过程中沥青混合料表现出粘一弹一塑性流变力学特 ｌ９６７ ＯＢｌｅｎｉｓ［４１ ０．８５—２．３２ 性…。在这个演变过程中，存在有很多影响压实效果的因素，其 １９７６ Ｊｏｒｄａｎ，Ｔｈｏｍａｓ［６］ Ｏ．８—１．ｏ６ １９８ｌ Ｔｕｒｎｅｒ，Ｍａｌｌｏｙ［７］ ０．７６ 中施工过程中的碾压温度是具有关键作用的影响因素之一。 １９８３ Ｔｅｇｅ｜ｅｒ ＤｅｍｐｓｅｙＩ８］ １．２１～１．３８ 针对有关沥青混合料拉伸特性的影响因素，Ｈａｄｌｅｙ等 进行 １９８７ Ｃｏｒｌｅｗ，Ｄｉｃｋｓｏｎ［９］ １．２ｌ 了大量的试验研究和数据分析，他们考虑了每种因素的可能组 １９９８ Ｂｒｕｃｅ，Ｒａｃｈｅｌ［１ｏ］ １．５—２．０ Ｄ０ Ｍｒａｗｉｒａ．Ｌｕｃａ［１１］ １合，制备了大量的试件用来进行对比试验。其研究结果表明：沥 ．３６—１．８１４ ２００５ Ｊｏｓｅｐｈ Ｌｕｅａ［１１］ １．４５２一１．８１２ 青标号、沥青含量、压实温度以及集料级配等对沥青混合料的拉 伸强度具有显著的影响。在实际工程中还发现压实温度不仅起 １．２ 国内研究现状 着控制的作用，还能与其他因素产生相互作用，因此针对沥青路 国内的道路工作者们针对沥青及沥青混合料的热物参数也 面温度场的研究具有非常重要的意义。为了更精确地模拟实际 进行了大量的研究工作，并取得了很多具有很高学术价值的研究 路况压实方案下的温度场，必须准确地规定沥青混合料的热物参 成果。 数，包括比热容、导热系数、导温系数等。 为了研究路面材料的热学性质及其影响因素，张秀华和陶家 １ 沥青及沥青混合料热物参数研究现状 朴 于１９８５年问进行了大量的试验工作，其结果表明：影响材料 热学性质的关键性因素包括密度、温度以及湿度。 沥青及沥青混合料的热物参数主要包括比热容、导热系数以 在同一时期，严作人 副等人也针对包括沥青在内的道路材料 及导温系数，在道路工程领域，经常选用的是其导热系数。针对 的热物参数进行了研究。在试验过程中，严作人将气温、太阳辐 沥青混合料的导热系数，道路工程界的学者们都曾进行过大量深 射等复杂的气候条件用简单的三角函数（或级数）加以表示，并将 入的研究，现将他们的研究成果综合叙述如下。 其作为边界条件，把路面看作层状半无限体系，利用传热学原理， １．１ 国外研究现状 推导得出了层状路面体系的温度场解析解，从而可以较准确地计 针对沥青混合料热物参数之间的差异性，Ｋａｖｉａｎｉｐｏｕｒ＿３ 进行 算各类路面的温度场。 了大量的研究，试验结果表明：影响沥青混合料热物性质的关键 在２０世纪９Ｏ年代，邴文山＿】 对寒区所使用的道路材料的热 因素有集料和结合料。 物参数进行了研究，通过测试得出了冻结状态下的导热系数值。 在国际上，许多学者针对热物参数中的导热系数进行了深入 牛俊明 等针对排水性沥青混合料导热系数与孔隙率的关 细致的研究，试验结果表明：不同的路面材料，其导热系数的范围 系进行了初步的研究，测试方法采用稳态法，试验结果表明排水 值也不相同，而且不同学者提出的导热系数范围值也存在着很大 性沥青混合料具有较低的导热系数，能有效降低路表温度的传递 的差异，从而影响了试验结果的普遍适用性。 深度，提高沥青路面的高温稳定性能。 Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ 对沥青混合料的导热系数进行了研究并提出了 资建民等 依托沪蓉西高速公路宜长试验段的实体工程，研 预估推算公式： 究分析了沥青混合料的热性能，研究表明引起路面反射裂缝的主 Ｋｍ＝（Ｋ０） （Ｋｂ） （Ｋｖ） （Ｋｗ） 。 要原因为温度应力，影响密实型沥青混合料热物参数的关键性因 在没有更准确的推算公式的情况下，国内的多数研究者一直 素包括材料的公称最大粒径、粗骨料和粉一砂一胶的含量。 沿用该推算公式。 为了研究ＳＭＡ的导热系数和比热容，逯彦秋Ⅲ 等利用Ｈｏｔ 在使用Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ 提出的导热系数预估推算公式时发现： Ｄｉｓｋ导热测试仪进行了大量试验和数据分析，研究结果表明：在 该公式并没有考虑到温度和湿度对导热系数产生的影响，导致该 一定的温度范围内，温度的变化对沥青混合料的导热系数以及比 公式在应用上有很大的局限性。 热容的影响并不大。 从２０世纪５０年代到２１世纪初，国外研究者们针对沥青及沥 采用非稳态常功率热源法，李兴海ｕ引等对沥青混合料的导热 青混合料的热物参数做了大量的研究工作，现将他们研究所得的 系数以及导温系数进行了测量，并通过密度测量得到了各类混合 试验数据综合为表１。 料的比热容。 收稿日期：２０１２—０２—１４ 作者简介：曾江河（１９７３ ），男，工程硕士，工程师 ・１３６・ ２ ０ １ ２年５月 第３８卷第１３期 山 西 建 筑 Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ［Ｃ］．１９７２． ［５］ Ｋｅｒｓｔｅｎ，Ｍ．Ｓ．．“Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ．”Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｉｎｓｔｉ． ｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｎｏ．２８，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｓｔａｔｉｏｎ，１９４９． 试验结果显示：可以通过改变骨料的热物性实现改变沥青混 合料热物性的目的。 黄慧 等利用ＤＳＣ试验及计算软件推算出了导温系数、密 度和比热容与导热系数之间的转换关系，根据导温系数、密度和 料的导热系数。将所得结果与国内外已有的研究结果进行比较 比热容的实测值以及计算值可以推算出在不同温度下沥青混合 ［６］ Ｊｏｒｄａｎ，Ｐ．Ｇ．，ｈｏｍａＴｓ，Ｍ．Ｅ．．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｃｕｒｖｅ ｆｏｒ Ｈｏｔ—Ｍｉｘ Ｐａｖｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｙ ａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｐｒｏｇｒａｍ，Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ Ｒｏａｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｒｅｐｏｒｔ，１９７６：１２５—１３６． 发现：由比热容计算值推算得出的导热系数较为接近。 导热系数进行了测试研究，试验结果表明： １）集料种类对混合料的导热系数影响最大，沥青次之，再次 为空隙率； ２）短期老化之后，混合料的导热系数会减小； ３）水分对沥青混合料导热系数的影响较大。 张慧或等 采用瞬态热线法对沥青混合料在不同状况下的 ［７］Ｔｕｒｎｅｒ，ｗｉｌｌｉ砌Ｃ．，Ｍａｌｌｏｙ，Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｈａｎｄ— ｂｏｏｋ．Ｒｏｂｅｒｔ Ｅ．Ｋｒｉｅｇｅｒ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍａｌａｂａｒ，Ｆｌｏｒｉｄａ， １９８１：１１７－５４９． ［８］Ｔｅｇｅｌｅｒ，Ｐ．Ａ．ａｎｄ Ｄｅｍｐｓｅｙ，Ｂ．Ｊ．．Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ Ｃｏｍ— ｐａｃｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ｆｏｒ Ｈｏｔ—Ｍｉｘ Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １９８３，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ：Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｉｎｇ 现将我国道路工作者有关沥青混合料热物参数研究所得的 试验数据综合为表２。 表２我国沥青混合料导热系数范围值 Ｔｅｃｈｎｏｌ０ ｓｔｓ Ｔｅｃｈｎｉｃｌａ Ｓｅｓｓｉｏｎｓ，１９８３（４２）：４９９－５２３． ［９］ Ｃｏｒｌｅｗ，Ｊ．Ｓ．，Ｄｉｃｋｓｏｎ，Ｐ．Ｆ．．Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａ— ａｒｔｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ Ｈｏｔ—Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｓ Ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｌ 时间 Ｉ 作者 导热系数范围值／ｌｗ・（ｎｌ・℃） Ｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔｓ，Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌ １９８５年 Ｊ 张秀华、陶家朴［１２ １ ｌ ８０年代 Ｉ 严作人［” ｌｌ ９０年代 ｌ 邴文山［１４］ ｌ１．０４０～１．５２７ ０．３～０．９５ １．１—１．５ Ｉ ｌ Ｉ １９６８，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ：Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｓｓｉｏｎｓ，１９８７（３７）：１０１—１４０． ｌ ｌ９９７年Ｉ牛俊明＿ｌｓ 卜———— ０． ３７４ ２ ￣ １ ．２２４ ７ ｆ ２００６年 ｆ Ｉ ２０１０年 ｌ ｌ ２０１１年 ｌ ２ 结语 纵观国内外有关沥青及沥青混合料热物参数研究现状可知， 研究者给出的导热系数范围值并不一致，在数值上也存在很大差 异，而且并未提出准确合理的导热系数计算公式。 到目前为止，沥青混合料的热物参数大多只能通过试验测试 ［１０］Ｂｒｕｃｅ Ａ．，Ｒａｃｈｅｌ Ａ．Ｄ．，Ｄａｖｉｄ Ｅ．Ｎ．，ｅｔ ａ１．Ａｎ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖ— ｉｎｇ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ａｄｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｆｉｎｉａｌ ｒｅｐｏｒｔ ｔｏ Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｄｅ— 资建民［ 黄慧［ 张慧或［２０ ｛ ｌ ｌ １．０２３～１．５８１ ３．４４—４．３０ ０．１３１～０．２８２ ｌ ｌ ｌ ｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｒｅｐｏｒｔ，１９９８：１７７—１８９． ｌ ２。０６年１逯彦秋ｌ１， ————— １． ５０ｉ０ －１ ．５９ ９ ［１１］Ｊｏｓｅｐｈ Ｌｕｃａ，Ｄｏｎａｔｈ Ｍｒａｗｉｒａ，Ｐ．Ｅ．．Ｎｅｗ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅＴｒ－ ｅｒａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅ— ｉｒｌａｓ Ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＡＳＣＥ．Ｊａｎｕａｒｙ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００５． ［１２］ 张秀华，陶家朴．路面材料的热学性质及其影响因素［Ｊ］． 西安公路学院学报，１９８４（２０）：１５—１９． １９８４（１５）：２３－２６． 严作人．层状路面体系的温度场分析［Ｊ］．同济大学学报， 导热系数是沥青混合料热物参数中最为重要的参数。然而不同 ［１３］［１４］ 邴文山．热稳流理论在道路冻深计算中的应用［Ｊ］．中国公 路学报，１９９２，５（１）：ｌ１・１６． 牛俊明．排水性沥青抗滑层混合料热学性能研究［Ｊ］．石油 来获得，而在试验过程中，由于试验设备、人员以及条件等随机因 ［１５］沥青，１９９７（３２）：５＿９． 素的和影响，导致各测试结果千差万别。 参考文献： ［１６］ 资建民，王海军，李福宝，等．大粒径沥青混合料基层缓解 反射裂缝应力分析［Ｊ］．华中科技大学学报，２００６（１１）：８— １２． ［１］ 交通部公路科学研究所．公路沥青路面施工技术规程［Ｍ］． 北京：人民交通出版社，２００４． ７］ 逯彦秋．刚桥桥面铺装层温度场的研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔 ［２］ 蔡华民．沥青混合料的铺筑与压实［Ｍ］．北京：中国建筑工 ［１滨工业大学，２００７． 业出版社．１９８９． 李兴海．沥青混合料的热物理特性研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔 ［３］ Ｋａｖｉａｎｉｐｏｕｒ，Ａ．．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ Ｌａ— ［１８］滨工业大学，２００７． ｐｌａｃｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｗｉｔｈ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ａｓｐｈａｌｔｉｃ Ｐａｖｅｍｅｎｔ，Ｉｎｔｅｒ－ 黄 慧．沥青及沥青混合料热物特性及测试方法研究 ｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｔ ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ，１９６７（２０）：２５９— ［１９］２６７． ［Ｄ］．长沙：长沙理工大学，２０１０． 张慧或，邹玲，纪小平．沥青混合料导热系数的试验研究 ［４］ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ，Ｒ．Ｈ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｎ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒ－ ［２０］ａｔｕｒｅｓ『Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ３ｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ［Ｊ］．公路，２０１１（１０）：５０－５２． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ＺＥＮＧ Ｊｉａｎｇ ｅ。ＨＵＡＮＧ Ｈｕｉ ＺＨＯＵ Ｄａ－ｙａｏ （１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０４２０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｃｈｉａ）ｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｐｈａｌａｔ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｒａｍ— ｅｔｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅ ａｓ— ｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｓｐｈａｌｔ，ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
