超薄导电磨耗层道路融雪除冰技术分析

超薄导电磨耗层除冰技术是一种道路融雪除冰的新方法,对保障冬季冰雪路面行车安全具有重要意义。文中采用有限元方法对包含超薄导电磨耗层路面进行建模分析,研究路面结构在行车载荷和温度载荷下的力学响应。计算结果表明在温度和行车载荷耦合作用下,路面层内应力比两者单独作用略微增加,而应变相比于车载单独作用反而降低;随着环境温度的下降,路面结构层中应力及应变都会有所增加。

公路桥梁超薄导电磨耗层除冰系统试验研究

利用超薄导电磨耗层对路面进行融雪化冰是一种有效的道路抗冰技术。制作了600 mm×600 mm×380 mm的桥梁试件,通过低温人工环境室对超薄导电磨耗层除冰过程进行了模型试验。结果表明:采用超薄导电磨耗层除冰,电阻越小,磨耗层表面加热时温度分布越均匀,3Ω的磨耗层比5Ω的磨耗层除冰效果要好;当试件上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-4.1℃融冰时,磨耗层的融冰功率需要370 W/m^2。当磨耗层的发热功率为334W/m^2时,对上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-3.7℃的工况勉强能防结冰。

超薄导电磨耗层除冰系统除冰工程应用

冬季路面冰雪清除工作是保障交通畅通和行车安全的基础。目前,路面冰雪清除主要采用人工清扫、机械清理、撒砂撒盐等,效率低且不及时。在2016年初的"超级寒潮"期间,自主研发的新型主动除冰技术——超薄导电磨耗层主动抗冰系统在厦蓉高速(G72)汝郴段上寨特大桥试验段成功应用,测试结果发现:当除冰热负荷为140 W/m2,可维持路表温度在1℃左右,足以清除路表温度为-5℃,积雪厚度5~10 cm冰雪。超薄导电磨耗层主动抗冰系统可实现路面冰雪及时、快速、主动清除,大大提高了道路冰雪灾害应急处理响应速度和安全保障能力,为道路除冰雪问题提出了全新的解决方案。

基于道路除冰的导电超薄磨耗层性能试验研究

为实现快速、高效、安全地清除路面结冰积雪,研发由导电相材料及黏结料组成的导电功能层加细碎石铺设的抗滑磨耗层共同构成的路面热力除冰雪系统并测试其不同组分的性能。试验选用石墨和短切碳纤维作为导电相材料,采用A、B胶的体积比为2︰1的环氧树脂作为导电覆层的主体黏结材料,粒径2~3mm的黑刚玉作为磨耗层碎石材料,选用经过抛光打磨后的铜片作为电极并减小其接触电阻,采用优化的制备工艺加工超薄导电磨耗层,进行对比试验测试材料的电阻率变化。结果表明:当导电功能层石墨掺量一定时,导电功能层的电阻率随着短切碳纤维掺量的增加而减小。碳纤维掺量不变,石墨掺量的增加可以显著降低石墨-碳纤维复合体系的电阻率。最终确定选用石墨掺量为25%,碳纤维掺量为4%作为超薄导电磨耗层的最佳配比。

导电超薄抗滑磨耗层长期性能试验研究

采用加速加载试验、冻融循环试验测试了导电超薄抗滑磨耗层在冻融、水压及重复荷载等因素作用下的导电和抗滑性能的长期耐久性.结果表明:导电超薄抗滑磨耗层初始电阻率为4.18×10-3Ω·m,3次冻融循环后变为4.15×10-3Ω·m,经冻融与100万轴次累积荷载耦合作用和50万轴次浸水加速加载后电阻率分别增大5.0%与2.5%;导电超薄抗滑磨耗层初始摩擦摆值为65~67BPN,经冻融与100万轴次累积荷载耦合作用和50万轴次浸水加速加载后摩擦摆值分别衰减10.0%与6.0%,即导电超薄抗滑磨耗层在导电和抗滑性能方面均具有良好的耐久性;在36V供电条件下,导电超薄抗滑磨耗层发热功率为427.7 W/m2(电极间距2m),可满足路面融冰雪需要.

高速公路不同主动智能除冰技术对比分析

通过对国内外道路主动智能除冰技术现状进行调研,详细介绍了主动智能喷淋抗冰、导电超薄磨耗层融冰雪、预埋发热电缆融冰化雪、相变储能材料防冰技术等4种常用主动防冰、除冰技术特点,并对比其在除冰效率、建设成本、运营成本、维护成本、环境影响和适用范围之间的差异,以促进高速公路智能抗冰控制系统的研发设计与应用。