Nghiờn cứu sự truyền nhiệt do bức xạ mặt trời theo Viện sĩ Laderep thỡ bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trỏi đất chỉ cú 57%, cũn lại bị khuyếch tỏn và phản xạ lại khoảng khụng vũ trụ. Trong 57% tới mặt đất thỡ 14% bị khớ quyển hấp thụ cũn 43% tới bề mặt đất trong đú 27% là bức xạ chiếu thẳng và 16% bức xạ khuyếch tỏn. Tổng bức xạ chiếu thẳng khuyếch tỏn gọi là bức xạ đầy đủ của mặt trời (kớ hiệu là I). I phụ thuộc vào vĩ độ, trạng thỏi bề mặt mặt đất và bầu trời (nhiệt độ, ỏp suất khụng khớ, giú, độ ẩm….).
Biờn độ giao động nhiệt đặc trưng cho sự thay đổi nhiệt độ mụi trường được thể hiện qua cỏc chỉ số:
- Hiệu nhiệt độ trung bỡnh khụng khớ thỏng núng nhất và lạnh nhất trong năm.
- Hiệu của nhiệt độ cực đại trung bỡnh và cực tiểu trung bỡnh khụng khớ trong thỏng.
- Nhiệt độ trung bỡnh khụng khớ lấy theo thỏng.
Cỏc hỡnh thức truyền nhiệt trong MĐBTXM
cứu cỏc quy luật cơ bản của sự truyền nhiệt trong mặt đường qua cỏc yếu tố tỏc động lờn bề mặt MĐBTXM:
Ban ngày
Ban đờm
Trong đú:
Qb: Dẫn truyền nhiệt đối lưu.
Qc: Tổng bức xạ (thẳng và khuyếch tỏn). Qk: Dẫn truyền nhiệt trong tấm.
In: Bức xạ của mặt đường. Ia: Bức xạ của khớ quyển.
Qb Qc In Ia Ie ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓QK nền múng Qb In Ia Ie ↑ ↑ ↓ ↑ ↑QK nền múng
Ie=In-Ia: Hiệu quả bức xạ vào bề mặt đường.
Như vậy đối với mặt đường cú ba dạng truyền nhiệt: dẫn nhiệt (QK); Đối lưu (Qb); Bức xạ (Qc).
Trường nhiệt độ trung MĐBTXM
+ Những yếu tố ảnh hưởng đến trường nhiệt độ trong mặt đường: - Sự thay đổi nhiệt độ khụng khớ và bức xạ mặt trời.
- Độ ẩm khụng khớ, trạng thỏi của mặt đường (ướt, khụ, độ nhỏm, đặc chắc, màu sắc….)
+ Phương trỡnh truyền nhiệt Furiờ:
Sự thay đổi nhiệt độ trong ngày đờm theo thời gian và chiều sõu được xỏc định bằng cỏch giải phương trỡnh vi phõn của sự truyền nhiệt qua mặt đường [12]: 2 2 z t a σ σ στ στ = (3.2) Trong đú: t: Nhiệt độ mặt đường (0c) τ : Thời gian (giờ)
z: Chiều sõu kể từ bề mặt (z = 0) đến điểm cần xột (m)
a: Hệ số truyền nhiệt của bờ tụng xi măng (m2/giờ) phương trỡnh (3.1) được giải theo điều kiện sau:
Trong đú:
t(z = 0, τ): Nhiệt độ bề mặt của mặt đường bờ tụng ở thời điểm τ (0c)
ttb: Nhiệt độ trung bỡnh của bề mặt mặt đường trong chu kỳ ngày đờm (0c). trong tớnh toỏn, một cỏch gần đỳng cú thể chọn bằng nhiệt độ trung bỡnh của lớp giữa mặt đường trong chu kỳ ngày đờm dựa trờn cụng thức lý thuyết - thực nghiệm.
A: Biờn độ dao động lớn nhất của nhiệt độ bề mặt đường (0C)
x 2 M m b t t A= + +t (3.4) Trong đú:
tM: Nhiệt độ cực đại trung bỡnh của khụng khớ lấy theo thỏng. tm: Nhiệt độ cực tiểu trung bỡnh của khụng khớ lấy theo thỏng. tbx: Nhiệt độ đo bức xạ mặt trời làm núng thờm mặt đường.
x b I t k a ρ = (3.5) Trong đú: ρ: Hệ số hấp thụ nhiệt độ của MĐBTXM (ρ = 0,65 - 0,8).
I: Cường độ bức xạ mặt trời (kcal/m2 giờ). Là tổng lượng bức xạ đến một một vuụng mặt đường trong một đơn vị thời gian khi tớnh thỡ lấy cường độ bức xạ vào thỏng núng nhất ở thời điểm 11 - 12 giờ trưa.
k: Hệ số giảm cường độ bức xạ mặt trời do cú nhiều bụi trong khoụg khớ (k = 0,5 ữ 0,6).
w: Tần số dao động nhiệt độ trong ngày đờm (1/giờ). Lời giải của phương trỡnh cú dạng:
( , ) w e - z 2 z tb t t A a τ = + . cos (w.τ −z. 2 w a ) (3.6) Trong đú:
t(z,τ): Nhiệt độ ở một điểm cú độ sõu z ở thời điểm τ.
+ Ở nước ta qua số liệu [13] cho thấy, nhiệt độ khụng khớ cú trị số lớn nhất lỳc 15 giờ và nhỏ nhất lỳc 5 giờ. Bức xạ mặt trời lớn nhất vào khoảng lỳc 11 - 12 giờ. Biết đựơc quy luật biến thiờn của nhiệt độ khụng khớ và bức xạ mặt trời dựa vào phương trỡnh ta cú thể xỏc định được thời điểm bề mặt đường cú nhiệt độ cao nhất trong ngày.
+ Thời nhiệt độ trong MĐBTXM dày hữu hạn.
Trường hợp này hiện nay chưa cú lời giải chớnh xỏc. Trong tớnh toỏn thường ỏp dụng cỏc cụng thức tớnh gần đỳng, đú là việc xỏc định hai thụng số đặc trưng của đường cụng phõn bố nhiệt độ trong mặt đường là ∆ttb và ∆th.
∆ttb: giỏ trị chờnh lệch nhiệt độ lấy trung bỡnh trong tấm bờ tụng
(0c). ∆ttb = 13 x 2 m b t t t b − + ữ (3.7)
∆th: giỏ trị chờnh lệch nhiệt độ theo chiều dày tấm (0c). ∆th = . 13 2 m bx t t k h+ − +t d ữ (3.8) Trong đú:
t13: Nhiệt độ khụng khớ ở thời điểm 13 giờ, lấy trung bỡnh thỏng. tm: Nhiệt độ khụng khớ nhỏ nhất, lấy trung bỡnh trong thỏng. tbx: Nhiệt độ tương đương do bức xạ mặt trời.
b: Hệ số xột đến sự phõn bố nhiệt độ theo chiều dày tấm. (h = 30 ữ 40 cm thỡ b = 0,6 ữ 1,0)
k: Hệ số đặc trưng cho dũng nhiệt truyền qua tấm (k = 0,18 ữ 0,210c/cm).
d: Hệ số tuỳ thuộc vào hệ số truyền dẫn nhiệt độ và chiều dày tấm (h = 30 ữ 40 cm thỡ d = 0,96 ữ 1,06).
Qua cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu của Giỏo sư - Tiến sĩ - Hà Huy Cương cho thấy cụng thức được xỏc định dựa vào giả thuyết về ban đờm nhiệt độ bề mặt mặt đường bằng với nhiệt độ khụng khớ (chớnh xỏc hơn nú cú thể lớn hơn 1 ữ 20c tuỳ theo mựa).
Sử dụng 2 thụng số đặc trưng của đường cụng phõn bố nhiệt ∆ttb và ∆th được xỏcđịnh bằng lớ thuyết - thực nghiệm là phương phỏp tớnh gần đỳng nhưng thuận tiện cho việc tớnh toỏn. Sử dụng cụng thức này chớnh xỏc hơn cụng thức thực nghiệm của Mĩ [5]:
∆th = 0,67.h (3.9)
Ứng suất nhiệt trong mặt đường BTXM