融雪除冰瀝青路面設(shè)計(jì)方法

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1、建材世界2012年第33卷第2期融雪除冰瀝青路面設(shè)計(jì)方法吳學(xué)偉(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢430052)摘要：以石墨、炭纖維為主要導(dǎo)電相材料制備導(dǎo)電瀝青路面進(jìn)行融雪除冰方面的探索。通過(guò)對(duì)導(dǎo)電路面導(dǎo)電及融雪除冰機(jī)理的分析．以及對(duì)其電學(xué)性能及路用性能的檢測(cè)，為導(dǎo)電路面在實(shí)際工程中應(yīng)用提供了理論支持．并針對(duì)不同路況提出對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電路面結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：融雪除冰；導(dǎo)電瀝青路面；導(dǎo)電相材料DesignMethodofAsphaltPavementforSnowmeltandDeicing’i7UX“礦叫西(CCCCSecon

2、dHighwayConsultantsCo，Ltd，Wuhan430052，China)Abstract：Researchonconductiveasphaltpavementforsnowmeltanddeicing，which、^mproducedbyusinggraphiteandcarbonfiberasconductivepartid已Theoreticalsupportforerlgineeringapplicatiortswasprovidedthroughdiscussformnduetiremeehani

3、alTlandsnowmeltanddeicingmeehani$mDfconductivepavement．a(chǎn)ndtestsforconductivepedormaneeandpave—mentperformance，andcorrespondingpavementstructtlresWaSraisedfordifferentroadconditions．Keywords：snowmeltanddeicing；eofiductiveasphaltpavement；conductivepastematerial在冬季，道

4、路積雪、結(jié)冰會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸構(gòu)成安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，15％左右的交通事故與道路積雪有關(guān)，公路積雪已經(jīng)成為交通的“白色殺手”。在橋面、隧道出入口及長(zhǎng)縱坡路面此類問(wèn)題尤為嚴(yán)重。采用常規(guī)的機(jī)械除雪或撒鹽融雪均會(huì)帶來(lái)一定的負(fù)面影響。因此，選擇高效、環(huán)保的融雪除冰方式及時(shí)融化路面積雪已成為亟待解決的課題。美國(guó)SuperiorGraphite公司在采用導(dǎo)電瀝青路面進(jìn)行道路融雪除冰方面做了一些有益的嘗試L1。，在此基礎(chǔ)上，文中提出以石墨及炭纖維制備融雪除冰導(dǎo)電瀝青路面的設(shè)計(jì)思路。1導(dǎo)電瀝青路面融雪除冰機(jī)理1．1導(dǎo)電瀝青路面材料的導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電瀝

5、青路面材料是在瀝青材料中加入導(dǎo)電性極好1呸一I的導(dǎo)電相材料，改善瀝青材料的電學(xué)性能，使其由絕緣體入l轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體或?qū)w而具有某些特殊用途。BaoshanI＼鎏、；Huang[2]、DDLChung[3]以及武漢理工大學(xué)丁慶軍教授．6}臻l＼區(qū)I警分別使用導(dǎo)電相材料如：石墨、炭黑、炭纖維、鋁粉以及短凹．1～I(xiàn)＼切鋼絲等，進(jìn)行了導(dǎo)電瀝青材料的應(yīng)用研究。在摻少量導(dǎo)＼{電相材料時(shí)，瀝青混合料保持高電阻率。繼續(xù)增加摻量，2}義當(dāng)體系中的摻量達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)，體系的電阻率突然下．1I．二——士—j降，變化幅度顯著。此后，即使導(dǎo)電填料的

6、繼續(xù)增加，電阻‘510”品摻：未303540率變化趨平緩，即滲流效應(yīng)[4]。由此可將導(dǎo)電相材料對(duì)瀝圖1電阻率對(duì)數(shù)與石墨摻量的關(guān)系青混凝土導(dǎo)電性能的影響分成絕緣區(qū)、過(guò)渡區(qū)以及通路區(qū)3個(gè)階段。以高碳鱗片石墨為例，其摻量的大小對(duì)收稿日期：2012—02—18．作者簡(jiǎn)介：吳學(xué)偉(1983一)，碩士．E-mail：wuxwl014@163．com21建材世界2012年第33卷第2期導(dǎo)電SMA(瀝青瑪蹄脂碎石，stonemasticasphalt)的導(dǎo)電性影響規(guī)律如表1所示，其電學(xué)變化規(guī)律見(jiàn)圖1。表1石墨摻■對(duì)SM_A電阻率的影響1．

7、2導(dǎo)電瀝青路面融雪除冰原理在導(dǎo)電路面通電加熱過(guò)程中，熱量不斷由路面下部向上傳輸，隨著時(shí)間的推移，路面溫度不斷上升，熱量由路表傳遞給冰雪層，由于環(huán)境溫度較低，路面還與空氣存在對(duì)流換熱以及輻射換熱的情況。冰雪吸收熱量后溫度逐漸升高，當(dāng)溫度達(dá)到0℃時(shí)，冰雪開(kāi)始融化。在冰雪融化的過(guò)程中，溫度保持0℃不變，直到全部融化成水。以一次戶外露天融雪實(shí)驗(yàn)為例，導(dǎo)電試件在冰雪天氣下放置一夜(12h)，實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為一2～一10℃，風(fēng)力2～3級(jí)，降雪等級(jí)為中雪，輸入電壓為35V。戶外融雪情況如圖2所示，圖2(a)為通電前試件狀態(tài)；圖2(b)為

8、通電20min后試件狀態(tài)；圖2(c)為通電30min后試件狀態(tài)。通電10min后，冰雪首先在與試件表面接觸處開(kāi)始融化。)通電20mind試件狀態(tài)(c)通目a30rain后試件狀態(tài)圖2戶外融雪實(shí)驗(yàn)利用導(dǎo)電混凝土的電熱效應(yīng)能否達(dá)到除冰化雪要求，關(guān)鍵在于電混凝土通電后在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是否能夠滿足除冰化雪