【摘要】相变材料虽然在不同领域已经得到了广泛应用，但在公路桥梁等领域还处于探索研究阶段。本文通过综合热分析和红外光谱，选择聚乙二醇2000（PEG2000）作为相变材料，测试其相变潜热与相变起始点温度，同时采用溶胶凝胶法，以硅溶胶为载体，制备PEG/SiO2的复合定型相变材料，测试凝胶后的复合材料对储热性和热稳定性的影响。采用等体积法将PEG/SiO2掺入到沥青混合料中，通过室内采集温度试验和室外实测温度试验，试验表明掺有PEG/SiO2沥青混合料的降温效果明显。
【关键词】复合定型相变材料，沥青混合料，储热性能
中图分类号：TV331 文献标识码： A
Study on the thermal performance of phase change asphalt mixture
TANG Sai 1，
（1. Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）
Abstract： Application of the phase change materials in highway and bridge domain is still in the exploration study stage， though the phase change materials have been widely used in different areas. In this paper ，by synthesizing thermal analysis and IR spectrum choose polyethylene glycol2000（PEG 2000）as PCM，testing its latent heat and starting point of the phase transition temperature.While using a sol-gel method with silica sol as carrier was prepared to PEG/ SiO2 compositeamorphous phase change material， testing influence of compound material on the thermal performance and the thermal stability after gelling. an equal volume method PEG/ SiO2 will incorporate into the asphalt mixture， determine its optimal aggregate ratio. Collected through the indoor and outdoor temperature test measured temperature test， indicating that asphalt mixed with PEG/SiO2 cooling effect is obvious.
Key words： composite form-stabilized phase change materials， asphalt mixture， heat storage performance
1.概述
沥青吸热能力很强，容易引起路面温度的迅速升高，甚至有时路面温度可高达60～70℃。沥青路面强度极易受到温度影响，当在夏季高温季节时，沥青路面在温度和车辆荷载的反复作用下，抗剪强度会逐渐降低，最后小于荷载产生的剪应力，路面形成塑性流动变形和永久变形。由于热稳性病害的大量出现，对路面使用品质与使用寿命造成了严重影响，从而造成了巨大经济损失，甚至危及人身安全，所以车辙病害也越来越引起人们的关注，成为研究人员迫切关心的问题。为了解决上述问题，本文将合适的复合定型相变材料掺入到沥青混合料中，通过利用相变材料在相变过程中本身的物理状态变化来吸收或放出大量的潜热，而不是仅仅依靠材料通过显热的方式进行能量储放，最终达到降低沥青路面温度的目的。
2.相变材料性能测试
2.1相变材料选择
2.2 PEG2000热物性参数测试
采用综合热分析仪测定PEG2000的DSC曲线，从而得出其相变初始温度和相变焓，保护气和冲扫气均为高纯氮，流量分别为20mL/min和40mL/min，升温速度为10℃/min，测试结果如图1所示。
2.3复合定型相变材料的制备
利用PEG良好的亲水性，将聚乙二醇均匀分散在二氧化硅溶胶中，采用溶胶凝胶法制备了PEG含量为70%的PEG/SiO2复合定型相变材料，再经干燥研磨后可获得一定粒径分布的相变颗粒。具体实施方案为：首先将称量好的PEG与硅溶胶放于不锈钢杯中搅拌3min，使其完全溶解，再将不锈钢杯放入60℃的水浴锅中进行水浴加热，同时伴以强力搅拌，待凝胶结束后，将杯中的凝胶倒入塑料板上，均匀铺开。最后将凝胶放置在80℃的烘箱中鼓风干燥48h，冷却至室温后拿出，并将其捣碎成所需粉末状。 2.4复合定型相变材料储热性能测试
为了判断PEG/SiO2复合定型相变材料的储热性能是否受到硅溶胶的影响，采用综合热分析仪测定其DSC曲线，从而得到其热物性参数。其中测试温度为20℃～600℃，测试结果如图3所示。
图2 PEG/SiO2的DSC曲线（20℃～600℃）
2.5复合定型相变材料红外分析测试
图3 PEG/SiO
2、PEG2000、SiO2的红外光谱图
从图3可见，PEG/SiO2复合后既无旧特征峰消失也无新特征峰出现，故聚乙二醇与二氧化硅的吸附为物理吸附，两者在接触过程中没有发生化学反应，具有良好的储能稳定性，并且能够进行长期工作。
3. 相变沥青混合料室内模拟降温试验
如图4所示，将掺有3% PEG/SiO2与不掺入PEG/SiO2的车辙板底部对角钻孔，埋入温度传感器来测试相变沥青混合料的储热性能。
图4室内采集温度试验装置
图5室内采集沥青混合料的温度曲线
3.结论
（1）根据相变材料应该满足的要求，并且结合沥青路面的实际情况，初步拟定PEG作为本文的相变材料，并且通过DSC曲线测定出了的热物性参数，验证了假设的合理性。
（2）PEG/SiO2的DSC曲线表明复合后相变材料的热物性参数变化不大，具有较好的储热性能。
（3）对比PEG/SiO
2、PEG、SiO2的红外光谱图，得到了 PEG/SiO2主要红外特征吸收峰及其所对应的基团振动，复合后的相变材料既无旧特征峰消失也无新特征峰出现，两者在接触过程中没有发生化学反应，储热性能没有受到载体SiO2的影响。
（4）将小于0.3mm的PEG/SiO2相变颗粒掺加到沥青混合料中，掺量为3% PEG/SiO2的相变沥青混合料室内模拟试验中，能够实现最大降温幅度为4.1℃；
