道路石灰改良土的热物理性质与路面温度场调控

日期:2025-11-28 11:48 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:6

日期:2025-11-28 11:48 作者:赵明 浏览量:6

道路表面的温度状况直接影响沥青路面的车辙、温缩裂缝等病害。石灰稳定土基层作为路面结构的重要层次,其热物理性质(导热系数、比热容、热扩散率)对整个结构层的温度场分布和演化有着不可忽视的影响。

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热物理性质及其影响因素:

导热系数: 表征材料传导热量的能力。

影响因素: 主要取决于矿物成分、密度(孔隙率)和含水量。压实度高、孔隙率低的石灰土,导热系数较高,热量更容易向下传递。

比热容: 表征材料储存热量的能力。

影响因素: 水的比热容远高于土和石灰。因此,含水量是影响石灰土比热容的最关键因素。含水量高,则材料升温慢,降温也慢。

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热扩散率: 综合反映材料传播温度变化的能力,等于导热系数除以(密度与比热容的乘积)。

高热扩散率: 温度变化在材料中传播得快,内部温度梯度小。

低热扩散率: 温度变化集中在表面,内部温度梯度大。

对路面温度场的影响:

夏季高温时:

若石灰土基层导热系数高,则表面热量能较快地传至基层,导致路面整体温度较高,可能加剧车辙。

若其比热容大(含水量高),则能吸收更多热量,减缓表面温度的上升速度。

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冬季低温时:

导热系数高的基层,也会使深处的热量更快地散失,可能导致路面温度更低,加剧沥青层温缩开裂的风险。

比热容大的基层,在降温过程中释放热量,对表面有“保温”作用。

主动温度场调控设计:

材料设计层面的被动调控:

通过控制配合比和压实度,可以一定程度上设计基层的热物理参数。例如,在寒区,可设计较低导热系数的基层,以减小负温对路基的影响。

与相变材料复合的主动调控:

这是前沿方向。将相变材料掺入石灰土中。当温度升高时,PCM熔化吸热,抑制路面温度上升;当温度降低时,PCM凝固放热,延缓路面降温。这为从结构内部智能调节路面温度提供了可能。

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理解并利用石灰稳定土的热物理性质,使其从被动的承重层,转变为可以参与路面温度调控的“功能层”,对于改善沥青路面的高温和低温性能,延长其使用寿命,具有重要的理论价值和应用前景。

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