Теплотермодинамические аспекты дорожных одежд

Представлены научно-практические расчеты теплоустойчивости типовых автомобильных дорожных покрытий (полуограниченные объекты) при колебаниях температур воздуха (переходы от положительных к отрицательным значениям), приводятся реальные коэффициенты теплоотдачи, теплопроводность компонентов, удельные массовые изобарные теплоемкости, плотности материалов, периоды регулярных колебаний. Исследования показывают, что в дорожных покрытиях имеют место флуктуации температур, поэтому в них возникают деформации, генерирующие температурные трещины. Температурные деформации включают свободные, пропорциональные градиентам температур напряженные деформации, обусловленные температурными напряжениями, характеризуемые коэффициентами линейных температурных расширений. С течением времени в дорожных материалах изменяются их физико-механические свойства: прочность, модули упругих продольных деформаций, сдвига, коэффициенты поперечной деформации. Таким образом, температура дорожных покрытий зависит от координат, времени и теплофизических характеристик материалов. Теплотехнические расчеты показали, что многие дорожные покрытия имеют ограниченную теплоустойчивость; под влиянием сравнительно малых внешних воздействий более устойчивы (переохлажденный водяной пар через короткое время превращается в жидкость, а насыщенный, перенасыщенный пар – в перегретую жидкость, это зависит от радиационных характеристик поверхностей, наличия внешних возмущений и т. д.). То есть имеет место сложный нестационарный тепловой режим, когда температурные поля покрытий, их градиенты потенциалов температур, массы зависят от граничных условий 1–4-го рода. Разработан цитат-анализ с применением данных Journal Citation Reports отбора мировых научных серийных изданий для выполнения исследований по теплои массопереносу в дорожных покрытиях. Анализ показывает, что для повышения надежности и долговечности дорожных одежд важны фундаментальные исследования как физико-технических, так и теплофизических свойств всех компонентов дорожно-строительных смесей.  

1. Akelyev V. D. (2010) Heat and Mass Transfer in Confined Spaces of Building Structures and Structures. Minsk, Belarussian National Technical University. 317 (in Russian).

2. Pshembayev M. K. (2017) Physical and Chemical Fundamentals of Protection Processes for Surface Layer of Concrete Road Paving by Impregnating Compositions. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 16 (2), 144–152. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-2-144-152 (in Russian).

3. Pshembayev M. K., Kovalev Ya. N., Shevchuk L. I. (2017) Analysis of Stress State in Upper Layer of Road Concrete Pavement with Temperature Action. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 16 (4), 282–288. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-4-282-288 (in Russian).

4. Akelyev V. D. (2013) Heat and Mass Transfer in Confined Spaces of Building Structures. Minsk. 45 (in Russian).

5. Misnar A. (1968) Thermal Conductivity of Solids, Liquids, Gases and their Compositions. Moscow, Mir Publ. 464 (in Russian).

6. Tingguo Liu, Zankavich V. N., Aliakseyeu Yu. H., Khroustalev B. M. (2019) Recycling of Materials for PavementDressing: Analytical Review. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 18 (2), 104–112. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-2-104-112.

7. Khroustalev B. M., Tingguo Liu, Akeliev V. D., Zhongyu Li, Aliakseyeu Yu. H., Zankаvich V. V. (2019) Heat Resistance and Heat-and-Mass Transfer in Road Pavements. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (6), 536–546. https://doi.org/10.21122/1029-2019-62-6-536-546.

8. Khroustalev B. M., Veranko V. A., Zankavich V. V., Aliakseyeu Yu. G., Xuejun Yu., Shang B., Shi J. (2020) Structure Formation and Properties of Concrete Based on Organic Hydraulic Binders. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 19 (3), 181–194. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-3-181-194.

9. Khroustalev B., Liu T., Busel A., Li Zh., Veranko U., Zankavich V., Shang B. (2020) Estimation and Methods of Prediction the Structural and Mechanical Properties of RAP-Composites. Izvestiya NAN Respubliki Kazakhstan. Seriya Geologii i Tekhnicheskikh Nauk = News of National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Geology Series and Technical Sciences, (2), 187–197 (in Russian).

10. Khroustalev B. M., Leonovich S. N., Potapov V. V., Grushevskaya E. N. (2017) Composite Material Based on Cement Binders Modified with SiO2 Nanoadditives. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, 16 (6), 459–465. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-6-459-465.

11. Dulnev G. N., Zarichnyak Yu. P. (1974) Thermalconductivity of Mixtures and Composite Materials. Leningrad, Energiya Publ. 264 (in Russian).

12. Zhdanok S. A., Polonina E. N., Leonovich S. N., Khroustalev B. M., Koleda E. A. (2018) Increasing Strength of Concrete with Plasticizing Additive Based on Nanostructured Carbon. Stroitelnye Materialy = Construction Materials, (6), 67–72 (in Russian).

13. Khroustalev B. M., Akeliev V. D., Aliakseyeu Yu. H., Shi Jicun, Zankovich V. V., Liu Tingguo (2018) Specific Features of Heat and Mass Transfer Processes in Road Dressings. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (6), 517–526. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-517-526.

14. Kammerer I. S. (1965) Thermal Insulation in Industry and Construction. Moscow, Stroyizdat Publ. 378 (in Russian)