融雪除冰沥青路面设计方法

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1、建材世界2012年第33卷第2期融雪除冰沥青路面设计方法吴学伟(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉430052)摘要：以石墨、炭纤维为主要导电相材料制备导电沥青路面进行融雪除冰方面的探索。通过对导电路面导电及融雪除冰机理的分析．以及对其电学性能及路用性能的检测，为导电路面在实际工程中应用提供了理论支持．并针对不同路况提出对应的导电路面结构。关键词：融雪除冰；导电沥青路面；导电相材料DesignMethodofAsphaltPavementforSnowmeltandDeicing’i7UX“矿叫西(CCCCSecon

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

3、alTlandsnowmeltanddeicingmeehani$mDfconductivepavement．andtestsforconductivepedormaneeandpave—mentperformance，andcorrespondingpavementstructtlresWaSraisedfordifferentroadconditions．Keywords：snowmeltanddeicing；eofiductiveasphaltpavement；conductivepastematerial在冬季，道

4、路积雪、结冰会对交通运输构成安全隐患。据统计，15％左右的交通事故与道路积雪有关，公路积雪已经成为交通的“白色杀手”。在桥面、隧道出入口及长纵坡路面此类问题尤为严重。采用常规的机械除雪或撒盐融雪均会带来一定的负面影响。因此，选择高效、环保的融雪除冰方式及时融化路面积雪已成为亟待解决的课题。美国SuperiorGraphite公司在采用导电沥青路面进行道路融雪除冰方面做了一些有益的尝试L1。，在此基础上，文中提出以石墨及炭纤维制备融雪除冰导电沥青路面的设计思路。1导电沥青路面融雪除冰机理1．1导电沥青路面材料的导电机理导电沥

5、青路面材料是在沥青材料中加入导电性极好1呸一I的导电相材料，改善沥青材料的电学性能，使其由绝缘体入l转变为半导体或导体而具有某些特殊用途。BaoshanI＼鎏、；Huang[2]、DDLChung[3]以及武汉理工大学丁庆军教授．6}臻l＼区I警分别使用导电相材料如：石墨、炭黑、炭纤维、铝粉以及短凹．1～I＼切钢丝等，进行了导电沥青材料的应用研究。在掺少量导＼{电相材料时，沥青混合料保持高电阻率。继续增加掺量，2}义当体系中的掺量达到一个临界值时，体系的电阻率突然下．1I．二——士—j降，变化幅度显著。此后，即使导电填料的

6、继续增加，电阻‘510”品掺：未303540率变化趋平缓，即渗流效应[4]。由此可将导电相材料对沥图1电阻率对数与石墨掺量的关系青混凝土导电性能的影响分成绝缘区、过渡区以及通路区3个阶段。以高碳鳞片石墨为例，其掺量的大小对收稿日期：2012—02—18．作者简介：吴学伟(1983一)，硕士．E-mail：wuxwl014@163．com21建材世界2012年第33卷第2期导电SMA(沥青玛蹄脂碎石，stonemasticasphalt)的导电性影响规律如表1所示，其电学变化规律见图1。表1石墨掺■对SM_A电阻率的影响1．

7、2导电沥青路面融雪除冰原理在导电路面通电加热过程中，热量不断由路面下部向上传输，随着时间的推移，路面温度不断上升，热量由路表传递给冰雪层，由于环境温度较低，路面还与空气存在对流换热以及辐射换热的情况。冰雪吸收热量后温度逐渐升高，当温度达到0℃时，冰雪开始融化。在冰雪融化的过程中，温度保持0℃不变，直到全部融化成水。以一次户外露天融雪实验为例，导电试件在冰雪天气下放置一夜(12h)，实验时环境温度为一2～一10℃，风力2～3级，降雪等级为中雪，输入电压为35V。户外融雪情况如图2所示，图2(a)为通电前试件状态；图2(b)为

8、通电20min后试件状态；图2(c)为通电30min后试件状态。通电10min后，冰雪首先在与试件表面接触处开始融化。)通电20mind试件状态(c)通目a30rain后试件状态图2户外融雪实验利用导电混凝土的电热效应能否达到除冰化雪要求，关键在于电混凝土通电后在一定时间内产生的热量是否能够满足除冰化雪