表面纹理对水泥吸波路面微波除冰性能的影响

为了增强水泥混凝土路面除冰效率,制备了吸波及疏水涂层,并在此基础上,构建了8种不同表面纹理,用于探究表面纹理、吸波材料对微波升温性能的影响。首先,以石墨为微波吸收剂,掺加纳米SiO_(2)制备了兼具疏水和吸波性能的水泥基涂层;通过机器学习改进铺砂法获得不同纹理的平均构造深度(mean texture depth,MTD);为了评估MTD对微波升温效率、均匀性的影响,采用课题组自行研发的微波除冰车进行微波升温试验;同时,测试了普通及涂层混凝土表面的接触角,进行了冰-混凝土冰黏附性剪切试验,用于评价本文所制备涂层的除冰效果。最后,为了保证本文设计涂层的抗滑性能,还进行了表面抗滑摆值测试。结果表明:不同程度纹理和吸波涂层两者耦合作用增强水泥路面的吸波升温效率,但纹理对升温均匀性有负面影响;当MTD从0.41 mm(未处理表面)提高至2.11mm时,吸波涂层试件的吸波升温效率提高1.42倍。同时,涂层也显著增强了试件表面的接触角,接触角从25.5°提升至104°,进而冰黏附强度降低。当设计厚度为1.5 mm时,在满足抗滑性的同时涂层仍具有较好的吸波性能。

不同表面纹理的水泥路面抗滑性能研究

针对水泥混凝土路面抗滑性能衰减不足的现状,对现有水泥路面拉毛、刻槽、露石等表面功能处理方式的抗滑性能和衰减性能,采用相应的试验方法进行评价。通过测试发现:对不同纹理特征的混凝土路面,抗滑性能从大到小依次为:大粒径露石路面大于小粒径露石路面大于沥青路面大于横向刻槽路面大于拉毛路面;使用不同细度模数的砂子,其路面性能存在差异,砂子细度模数直接影响了露石度,露石度对露石深度与构造深度均呈线性关系,其原理可解释为:露石的逐渐增多,露石提供的构造深度为碎石表面的微观构造和凸起形成的宏观构造,这两方面提供的构造面积远大于砂浆提供的微观构造,因而露石路面的抗滑性较水泥路面大大增加,从试验结果看,使用去除4.75 mm以上粒径砂子铺筑的露石混凝土路面效果较好;对比了普通水泥刻槽与露石路面耐磨抗滑衰减,刻槽混凝土的质量变化最大,普通拉毛混凝土次之,露石路面最小,结果表明,普通水泥混凝土表层砂浆很容易磨蚀,对于露石路面从耐磨耗性角度考量,建议使用固化剂进行塑性阶段的固化和养护。