Seasonal Behavior of Pavement in Geothermal Snow-Melting System with Solar Energy Storage

A two-dimensional unsteady heat transfer model of pavement of geothermal road snow-melting system (GRSS) with solar energy storage is established and numerical simulation is carried out based on annual hourly meteorological data and boundary conditions. Simulated results show that ground surface temperature and heating flux decrease with the increase of buried depth, but increase with the increase of fluid temperature in winter. Heat-extracted amount and efficiency drop with the increase of fluid temperature in summer.Compared with ambient temperature, solar radiation has more direct influence on the heat-extracted flux of pipe walls of GRSS in summer. The relationships among maximum and idling snow-melting load, the rate of snowfall, ambient temperature and wind speed are made clear, which provides necessary references for the design and optimization of a practical road snow-melting system.

干湿循环作用下融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能影响的试验研究

为研究在干湿循环作用下不同种类融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能的影响,制备浓度为0.2mol/L的醋酸钾、氯化镁和硫酸钠溶液作为融雪剂溶液,将养护后的无纤维水泥土和有纤维水泥土试块在不同种类的融雪剂溶液中浸泡3d,然后将试块取出放入烘干箱内分别进行8~10次干湿循环。进而分析融雪剂类型、干湿循环次数对试块表面破坏状态、强度和质量等的影响。试验结果表明:经过10次干湿循环后,醋酸钾融雪剂溶液对试块质量和强度的影响程度小于氯化镁溶液和硫酸钠溶液,说明醋酸钾融雪剂对水泥土侵蚀作用较小;试块表面裂纹随着干湿循环次数的增加逐渐增多加深,在经历相同干湿循环次数后,有纤维水泥土试块的裂纹发展程度、质量损失率和强度损失率均低于无纤维水泥土试块,说明通过添加玻璃纤维可有效提高水泥土抗干湿循环和融雪剂侵蚀的能力。

流体加热融雪系统运行对道路结构温度分布特性影响分析

为了明确流体加热道路融雪系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响,利用室外足尺试验系统对比分析了普通水泥混凝土路面结构与流体加热道路融雪系统道路结构在温度、温变速率及温度梯度分布特性等方面的差异,阐明了系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响规律。结果表明:融雪系统运行初期,快速上升的流体温度对管壁-路面材料界面存在强烈的温度冲击作用;随着系统持续运行,管壁-路面材料界面的温变速率逐渐减小并趋于稳定,且小于普通路面最大温变速率;同时,融雪系统的运行增大了路面结构内部的温度梯度,改变了路面结构一定深度范围内的热量传递方向。融雪系统道路结构年周期温度分布的观测结果表明:融雪系统的运行可在较短的时间内释放大量热能,降低了道路结构内部热量的散失,有效延缓了季节性冰冻地区冬季道路结构温度的降低及冻结深度的发展。

基于改进SHRP融冰试验的氯盐融雪剂性能研究

氯盐融雪剂因其融冰除雪性能优异、价格低廉、易于获取而得到广泛应用。为探究氯盐融雪剂的温度适用性不同、标准不统一、撒布方式粗略等问题,该文通过改进的SHRP融冰试验,分析了温度、固液态及撒布方式对NaCl、CaCl_(2)、MgCl_(2) 3种常用氯盐融雪剂除冰性能的影响。试验结果表明:氯盐融雪剂的除冰性能对温度具有显著的敏感性;MgCl_(2)、CaCl_(2)两种融雪剂在融化过程中存在“放热”效应;同种氯盐融雪剂在固态下的融冰效率高于液态下的;同种氯盐融雪剂在不同撒布方式下融冰效率不同,其中,在线性撒布下除冰能力最强。根据试验结果,建议使用固态线性撒布的方式,并根据环境温度选择适宜的融雪剂。

相变沥青混合料融雪效果及评价指标研究

为确定DTC相变材料(phase change material,PCM)在沥青路面中的融雪效果及评价指标,通过设计室内和室外融雪试验,以未掺加相变材料的沥青混合料试件作为对照组,研究并分析低温下相变沥青混合料的融雪效果。结果表明:相变材料在沥青混合料中具有明显的调温作用,掺量越大,融雪效果越明显;相变材料掺量为0.5%、积雪厚度分别为1.5 cm和3.0 cm时,与普通沥青混合料相比,相变沥青混合料融雪速率分别提高19.0%和16.0%。基于室内和室外融雪试验,提出以积雪厚度变化率(Δh)和余雪覆盖率(residual snow coverage,RSC)作为相变沥青混合料融雪效果的综合评价指标。

融雪剂离子在沥青中的渗透行为分析

为研究融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为,采用A_(3) N(由醋酸盐、NaNO_(2)和尿素配制而成)、Ca(CH_(3)COO)_(2)、Mg(CH_(3)COO)_(2)、KCH_(3)COO、NaCl和NaNO_(2)共6种融雪剂对沥青进行渗透实验,通过三大指标的变化分析融雪剂对沥青稠度、塑性和高温稳定性的影响。利用离子色谱仪检测融雪剂溶液中离子浓度的变化,分析融雪剂阳、阴离子的渗透扩散规律。基于各浸泡周期融雪剂阳、阴离子浓度的变化,运用Fick定律分析各融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为。结果表明:经融雪剂浸泡后,基质沥青和SBS改性沥青的稠度和塑性增大,且NaCl对稠度和塑性的影响最大,而醋酸盐和A 3 N使沥青的高温稳定性降低,NaNO_(2)和NaCl会提高沥青的高温稳定性;融雪剂离子在基质沥青中的渗透性强于SBS改性沥青,阳、阴离子扩散强度最大分别为KCH_(3)COO中的K^(+)和Mg(CH_(3)COO)_(2)中CH_(3)COO^(-),经过5周期的渗透,基质沥青和SBS改性沥青上方融雪剂溶液中K^(+)浓度降幅分别为27.59%和16.89%,CH_(3)COO^(-)的浓度降幅分别为35.16%和19.38%;Fick定律扩散模型可较好描述沥青对各离子吸附量的变化,其中阳离子吸附量的非线性拟合优度高于阴离子,更易被量化分析。

融雪剂对沥青分子平衡稳定性和黏附性影响的动力学模拟

为研究融雪剂溶液对沥青分子结构平衡稳定性和黏附性的影响,采用分子动力学构建各融雪剂溶液在沥青分子内部扩散的模型和沥青-溶液-集料氧化物界面模型,计算得到模拟体系的自由体积分数,以此来表征融雪剂溶液的侵入对沥青分子结构平衡稳定性的影响,并利用相对浓度分布和黏附能表征融雪剂对沥青黏附性的影响。结果表明:分子动力学模拟建立的12种四组分沥青分子模型温度和能量符合平衡条件;融雪剂溶液会降低沥青分子结构的平衡稳定性。采用在无溶液和有溶液状态下黏附能的比值ER来表征融雪剂对沥青-集料黏附性的影响,其中NaCl影响最为显著,其次为各醋酸盐,NaNO_(2)的影响较弱。融雪剂溶液的侵入会削弱集料表面沥青质和胶质的高浓度分布,使饱和酚更易聚集在集料表面较远端,对集料表面芳香酚分布的影响则较小。

基于雪消融算法优化长短时网络的齿轮箱油温预警方法

风电机组数据的复杂多变导致所采集数据的数据特征之间深度冗余。数据特征深度冗余导致常规预测模型容易陷入局部最优,进而使模型预测精度较低。为提高齿轮箱油温预测精度,首先,采用随机森林进行特征提取,利用改进的自适应噪声集合经验模态分解对选定的特征数据进行分解,使用主成分分析法对数据进行降维处理;然后,运用雪消融优化算法来搜索长短期记忆递归神经网络模型最佳超参数设置。实验结果证明,该方法可以有效提高齿轮箱油温异常预警模型的精度。

寒区道路桥梁融雪除冰技术研究综述

道路桥面的融雪除冰对车辆行驶安全至关重要,但是目前对于融雪除冰技术的研究主要集中在工程效果及技术评价上,尚未从除冰工作机理进行对比分析和系统阐述。该文基于融雪除冰机理将融雪除冰技术分为被动式除冰技术、主动融雪除冰技术以及能量利用型融雪除冰技术3类,并对其进行归纳总结。系统评价了融雪剂除冰法、机械除冰法两项传统除冰手段的优缺点;探讨了抑制类冻结铺装路面、相变材料路面两项主动融雪除冰技术,并提出相变材料用于路面融雪除冰具有绿色环保价值;介绍了不同能量利用型融雪除冰技术的应用机理。深入分析现有的道路除雪技术及其实际应用效果和存在的问题,以期对寒区道路桥梁冬季融雪除冰研究提供基础性支撑。

甘肃积石山地震液化型泥流特征、成因及其对黄河上游盆地地震次生灾害风险评估的启示

北京时间2023年12月18日23点59分30秒,甘肃省临夏州积石山县发生Ms 6.2级浅源地震,地震在青海省民和县中川乡诱发了一处同震特大型规模泥流灾害,造成了特大型灾难事件的发生。笔者采用现场调查、无人机摄影测量、现场取样及室内测试等研究方法对此次泥流灾害发育特征及成因进行分析。结果表明:①该泥流具有典型沟谷型泥石流平面特征,形成区、流通区和堆积区分界明显,泥流主要物源为山前洪积粉质黏土。②地震、降雪消融、农田冬灌、低温冻结,为泥流提供了初始动力并抬升了局部地下水位,是该泥流灾害的主要诱因;地形坡度、地层岩性,为泥流提供了后续运动势能和振动液化条件,是该泥流灾害的内因。③泥流运移过程中存在侧向和底部铲刮效应,尤其在3处流向改变区侧向铲刮、局部堆积显著,最终快速流入沟口金田村和草滩村。分析结果可为官亭盆地乃至黄河上游沉积盆地地震次生灾害风险评价工作提供思路与理论依据。

溶氧量对无机/有机融雪剂腐蚀性的影响分析

融雪剂可以为交通带来便利,但它也会腐蚀路面上的车辆和钢筋混凝土建筑。鉴于其对钢的腐蚀为耗氧腐蚀,文章定量分析了水中溶氧量及钢片腐蚀速率与温度、空气含量、无机盐/有机盐浓度的关系。结果显示,溶氧量随着氮气注入、温度升高、盐浓度升高而下降。在梯级浓度的氯化钙和乙酸钙溶液中,钢片的腐蚀速率均随溶液浓度的升高及溶氧量的降低而降低。在浓度为2.5%的氯化钙和乙酸钙溶液中,尽管溶氧量随温度升高而降低,但钢片的腐蚀速率反而加快。此外,研究还发现氯化钙对钢片的腐蚀性更强,这是因为氯化钙为强酸弱碱盐。

基于能源桩的桥面融雪系统经济效益评估

基于能源桩的桥面融雪系统,利用清洁绿色的地热能为道路融雪除冰,从而降低碳排放,与我国“双碳”战略发展趋势相契合。在技术落地过程中,实现优化设计从而降低成本至关重要。通过数值模拟方法,研究了该系统在中国不同气候区的产热量,并计算了三级融雪目标下桥面融雪所需热量。同时,建立了成本测算模型,分析了各气候区代表城市最具经济效益的能源桩融雪方案,并基于该模型开发了计算软件,以简化应用流程。研究结果表明:在短期运行中,桥面建安费和热泵费用是对成本影响最大的因素。然而,在长期运行中电价成为最关键因素;当热通量需求变化时,电力融雪系统的总成本增量约为能源桩融雪系统的2倍;在恶劣气候环境和更严苛的融雪目标下,能源桩融雪系统的相对节省曲线更陡峭,优势显著;此外,国家政策的积极支持能弥补该系统初始投资成本高的短板,增强其市场竞争力。

城市道路智能融雪剂喷洒系统设计

城市道路的融雪融冰通过人工喷洒进行,由于道路车辆较多且路面湿滑,施工人员安全存在隐患。基于嵌入式系统的设计原理,提出远程控制智能融雪剂喷洒系统的设计方案。该系统利用太阳能作为能源,实现了资源优化;通过无线通信技术实现远程智能控制,根据实时信息进行自动化融雪剂喷洒,将数据通过无线通信技术传送给手机App,实现数据可视化和远程控制融雪剂喷洒。

是谁毁坏了雪花城堡

以雪花城堡坍塌为背景和小雪花与博士的对话为主线,介绍融雪剂的主要成分、作用原理及其应用,并以融雪剂为例介绍稀溶液依数性的概念、相关应用和融雪剂的使用方法,旨在让读者了解稀溶液依数性的有关内容,并且树立环境保护理念。

相变材料在冬季沥青路面中的应用分析

沥青路面在冬季低温雨雪气候下易发生结霜、结冰现象,致使路面抗滑性能降低,从而导致事故发生率上升,给行车安全及路面使用性能带来严重影响。传统的被动式除雪法效率低,且须占用行车道影响道路正常运行,化学融雪剂还会造成土壤和水污染。本文通过文献调研,总结常见的主动融雪化冰路面类型,分析相变材料在沥青路面中的应用研究重点,提出将相变材料掺入沥青路面中,以预防或减少冬季沥青路面冰冻病害。

新型醋酸钙镁盐环保融雪剂的制备与应用技术研究

本文以新型醋酸钙镁盐环保融雪剂为研究对象,基于材料凝固点选定融雪剂主要成分,采用重心设计法确定成分配比;从环境温度、融雪能力、融雪效果方面对新型环保融雪剂融雪性能展开测试;通过与氯盐融雪剂对比,证明了醋酸钙镁盐融雪剂环保能力与使用性价比都要高于氯盐融雪剂,完全能满足道路、铁路等各项工程除雪要求。

高速公路融雪除冰路段两侧土壤盐度监测样点主动布设算法

针对当前土壤盐度监测点布设存在监测点布设不均匀、各监测点位空间覆盖率较低的问题,提出高速公路融雪除冰路段两侧土壤盐度监测样点主动布设算法。根据布点和采样单元划分原则,计算监测样点数量,以此为依据,以土壤盐度值最大和目标贴近度最大为主要目标建立监测样点布设模型,采用空间模拟退火算法对模型求解,得到最佳监测样点布设方案。以滇东北地区某高速公路为研究案例,利用所提方法对公路两侧土壤盐度监测样点进行布设,结果表明,所提方法对于监测样点的布设较为均匀,偏离指数更低。

接触轨融冰除雪技术研究

城市轨道交通线路中有大量地面线和高架线,在冬季,尤其是冰雪天气,用于供电的接触轨在恶劣的环境温度和湿度等条件下会出现覆冰雪现象,严重时会导致受流器和接触轨损害,危及列车运行安全。因此,接触轨融冰除雪技术是轨道交通系统运营的焦点问题。围绕接触轨冰雪积聚问题,研究分析了国内外主流融冰除雪技术,阐述了各种融冰除雪方法的原理,对比分析了不同融冰除雪技术的优劣势。重点介绍了一种新型复合型融冰除雪方案——基于电磁感应加热原理的接触轨融冰除雪技术,阐述了该方案的构成、工作原理、特点和效果等,并对未来接触轨融冰除雪技术的发展趋势进行了展望。

碳纤维不同掺量对混凝土导电性能的影响分析

为更好地掌握碳纤维混凝土的导电性能发展规律,促进碳纤维混凝土在机场跑道融雪化冰、电磁干扰屏蔽、防静电等领域的科学应用,对不同碳纤维掺量条件下的三种不同强度等级的混凝土开展试验。分别对碳纤维混凝土的坍落度、强度、电阻的变化与碳纤维掺量的关系进行了研究,并分析了碳纤维混凝土电阻与养护期龄的关系,得出了碳纤维混凝土导电性能的变化规律并对其原因进行了分析。试验结果表明:随碳纤维掺量的增大,混凝土坍落度急剧减小;混凝土强度随碳纤维掺量的增加而下降;随碳纤维掺量的增加,混凝土的电阻减小,导电性能增强,当掺入碳纤维质量分数达0.7%以上,混凝土的电阻值较稳定;碳纤维混凝土电阻随养护龄期而减小,21 d后基本达到较稳定的阻值。

公路用融雪剂理论用量研究

文章提出了采用融雪剂冰点标准曲线,确定不同气温条件下融雪剂理论用量的方法。研究认为,以冰点标准曲线确定融雪剂用量,需综合考虑温度和需要融化的冰雪量。在融雪剂应用过程中,实际用量亦受其他次要因素影响,如融雪剂融化冰雪时的热效应、光照、风速、蒸发、撒布时机、交通量、交通开放要求等。同时提出确定融雪剂理论用量的方法,从而最大限度地发挥融雪剂融雪化冰的作用,为融雪剂的科学使用提供案例参考。