沥青混凝土导温系数现场测定的峰值梯度法

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1、学兔兔www.xuetutu.com2014年第1期广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第130期文章编号：1671—7619(2014)01—0001—05沥青混凝土导泪lrm．系上寸．力I=：数现场测定的峰值梯度法吴建良，吴传海(广东华路交通科技有限公司，广州510420)摘要：建立路面温度场的一维瞬态热传导方程，通过分离变量法找到满足方程的傅立叶级数，获得在已知界面温度时一维层状体的瞬态温度分布。实测路面温度场数据，采用峰值梯度法反算路面材料导温系数。模拟路面降温过程中路面温度沿深度单调变化时，傅立叶级数解前50项就能够达到

2、0．01℃的精度。对实测数据分析结果表明：峰值梯度法可以避免将不同温度传感器温度数值直接比较，结果较差分直接反算方法稳定。关键词：温度场；导温系数；傅立叶级数中图分类号：U416．217文献标识码：A0引言1路面模型路面温度环境影响工程结构特性及其周围环1．1模型的建立境¨J。路面结构层显著地隔断了水的渗透与蒸路面沥青层厚度与路面平面尺寸的比例远小于发；路面强烈吸收太阳辐射并蓄积于路面结构表1／3，可以认为路面中央部分传热是垂直于路面表面层。路面结构及其环境的温度变化范围超过其它一维传热。已知沥青层两个界面的温度分布，沥青混凝土层的温度分布可以用如下方程

3、表示：地面类型，而路面材料的热物理参数对温度的变化有着决定性的影响。：。^(1)、uo测定材料热物理参数时常用的平板法ASTM边界条件：v(o，t)=A(t)；T(Jv，t)=B(t)C177l4要求试件的厚度不大于平面尺寸的1／3。初始条件：(，0)=C()由于尺寸效应和边缘热损失，沥青混合料这类非式中：温度函数T(，t)为时间t与深度的均匀材料平板法测定结果偏差较大。函数，的正方向为垂直于路表向里；日为厚度／m；JosephLucas_5采用圆柱体试件来进行热物理为导温系数／(m／h)。参数测定，减少了热流的不均匀J。但是圆柱体路面初始温度分布通常可

4、以拟合为时间的三试件测定的是径向热传导性能，而非通常关注较次函数。多的深度方向。路面温度场可以用对应的齐次边界条件下的涂新斌由地面日平均温度随时间变化的波傅立叶级数拟合：动，反算材料的导温系数。该方法需要对温度场=∑()()(2)长期观测，只能够获得在分析期内导温系数的平均值。宋志文。。采用反演分析的方法，反算热物其中：()=Sin(n7rx／H)；0(t)为时间的函数。理参数。需要指出的是：从基本方程(1)通过分离变量将路面实体结构作为一个大平板，可以避开法导出的傅立叶级数是针对深度而非时间t的室内试件与实际结构相似度差的问题。室外实际函数，式(2)是

5、瞬态温度场解答。结构与实验室试件差别较大，直接测定室外结构傅立叶级数的系数0(t)满足如下方程n：的热物理参数代表性更好。本文构建以短时实测温度场反算材料导温系数的理论模型，以实测温(3)度场验证，并与实验室材料的测定值比较。基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目(50325825)作者简介：吴建良(1983．12一)，男，博士，研究方向为路面工程，E—mail：wyslc4b34@126．corn．学兔兔www.xuetutu.com2014年第1期广东公路交通总第130期其中：A=(n兀／日)，为第n项傅立叶级数的0特征值。2定义时间函数0(t)，A

6、(t)，B(t)的拉普拉斯4目0变换函数为：F(S)，FA(S)，F8(s)。导数的拉普拉＼6斯变换为：8，J())一Oo(o)l012其中：为拉氏变换；(0)是初始温度下傅立242832364O温度／℃叶级数第n项的系数。初始温度分布IC()dx200(0)=—一。J2dxl8对式(3)做拉普拉斯变换，并定义右边；＼16(n兀／)[Fa()一(一1)F(s)]，赠————————————一一：J^：=』14式(3)方程变化为：12012345F(S)一0(0)+AF(S)=Y(4)时间／h解代数方程(4)：6图2状况1下傅立叶级数拟合7cm处温度F)=

7、O图1(5)42利用奇点性质对式(5)做拉普拉斯逆变换就得到傅立叶级数的系数0。40p1．2傅立叶级数误差＼嚣38对均匀材料来说，已知三个断面的温度分布就能够通过试算确定导温系数的区间。把边界条36件与初始条件导入式(1)的模型，将式(4)做拉普0246时间／h拉斯逆变换的系数代人式(2)的傅立叶级数，就得图3状况2下傅立叶级数拟合7em处温度到不同导热系数下中间断面的温度预测值。为选取合适的模型参数，选择：初始条件如图表1、表2中状况1、2中边界温度均随时问单1，温度边界如表1、表2所示的状况1与状况2，导调递减，图1中状况1初始温度分布为单调函数，温

8、系数取10m／h。分析结构厚度为lOem。不而状况2初始温度存在两个拐点。图2中