发热电缆对沥青混凝土融雪化冰效果研究

《发热电缆对沥青混凝土融雪化冰效果研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、发热电缆对沥青混凝土融雪化冰效果研究摘要：导电混凝土是一种新型的、多功能且环保的沥青混凝土，本文利用发热带制作出融雪化冰用导电发热沥青混凝土，研究了发热功率的设置、降雪等级的确定，并进行了融雪化冰实验。研究结果表明：发热带作为发热介质，完全可以满足融雪化冰的需求。关键词：发热沥青混凝土发热带融雪化冰中图分类号：TF526文献标识码：A1、概述在寒冷的冬季，我国北方大部分地区的路面因降雪而积雪结冰时，道路畅通和行车安全都受到了严重影响。交通事故多有发生，甚至造成交通瘫痪和高速公路关闭，给国民经济和人民生活水平带来了极大的影响[1]。

2、现阶段国内外普遍采用撒融雪剂的方法来降低冰点、使冰雪融化，此种方法虽然具有价格便宜、化冰融雪效果好等特点，但负面影响非常巨大。融雪后的盐水对基础设施（桥梁、道路、停车场、地下管线、汽车等）和自然环境（植被、地下水等）都造成了很大的破坏。6目前国内外对导电混凝土的研究已近10年，研究了各种可能的导电混凝土，基本方法就是在混凝土中掺入各种导电介质，如碳纤维、石墨、钢渣等，发热效果不太理想[2]。本文将市面上已经成熟的发热带埋设在沥青混凝土中，利用通电后发热带的热量来融雪化冰，并取得了较好的融雪化冰效果。2、发热功率的确定发热功率越大，

3、单位时间内热量就越多，沥青混凝土路面温度上升的速度越快，这对减少预热时间和提高融雪效果是有利的[3]。但采用较大的铺装功率不仅将大幅增加发热系统的造价，且有可能使实际的发热量大于融雪化冰需要的热量，造成能源的浪费。铺装功率过小，则有可能使沥青混凝土路面温度上升的速度太慢，预热时间过长或不能达到融雪化冰的要求，不能使雪及时融化。所以应考虑在保证融雪化冰的前提下，尽量减小铺装功率，以便节约能源。具体采用的铺装功率的大小应根据发热系统所在沥青混凝土的厚度、密度、比热、导热系数的大小，环境温度、风速、融雪温度及预热时间的要求等因素综合考虑

4、[4]。本文根据发热带的功率和融雪化冰的要求，确定发热功率为320W/m2。选用功率为40W/m的发热带，则发热带间距为10cm。设计的发热系统如下图所示。3、降雪等级确定6在气象学上，降雪等级划分的非常明确，它与降水等级是不同的。测量降雪量的基本仪器与降水量相同，有雨量器和雨量计两种。降雪季节将储水瓶取出，换上不带漏斗的筒口，雪花可直接收集在雨量筒内，待雪融化后再读数，也可将雪称出质量后根据筒口面积换算成毫米数。降雪等级对应的具体量等级是将24小时内的降雪融化成液态水后的测量结果。具体降雪等级如表1所示表1降雪等级划分表小雪中雪

5、大雪暴雪水平能见度表示（米）≥1000米500～1000＜500积雪深度表示（厘米）＜33～5≥5降雪量表示（毫米）（24h融化为水）0.1～2.42.5～4.95.0～9.9≥104、模拟雪用冰质量的计算由于做实验时为夏季，西安的气候在25℃～35℃之间，没有条件得到自然雪，不可能在野外做融雪化冰的实验，只能在实验室利用冰柜模拟实验，且冰柜只能模拟环境温度，不能模拟自然的下雪。所以本文的融雪化冰实验是以碎冰来代替雪，通过计算特定质量的雪需要融化的热量。再以同等热量反推可以融化冰所需的质量，将冰粉碎后洒到试件上来观测融雪化冰的效果

6、。5、撒“雪”量的控制首先确定下雪等级，不同下雪等级的雪量差别很大，且每一级都是从小到大的范围。取小雪或雪量太少则6不能反映实际情况。取大雪或暴雪则又脱离实际情况（大雪或暴雪则整个交通全部瘫痪，实验就没有意义）和造成融雪效果不佳，增加功率就增大了工程造价。所以以中雪极大值来控制下雪量。这样既可以保证工程造价，同时也能满足觉大多数下雪情况。6、撒“雪”过程首先将发热沥青混凝土试件在冰柜中-5℃条件下冷冻10小时以上，使整个沥青混凝土试件的温度全部达到-5℃（通过内部传感器可获得数据）。将冷冻好的冰块用碎冰机粉碎，在冰柜中-5℃条件下

7、过1.18mm筛模拟下雪。用减量法将特定质量的碎冰渣均匀的分散到发热沥青混凝土试件表面，如下图所示6、融雪化冰实验过程“雪”撒完后即开始通电加热，在融雪过程中，冰柜的温度一直保持在-5℃。（1）从开始加热到40分钟，三个位于发热带正上方的传感器首先达到0℃以上，说明发热带正上方的沥青混凝土温度上升的最快。（2）从开始加热到45分钟，混凝土试件中四个发热带正上方出现了如图所示的热融带，再次证明了发热带正上方的沥青混凝土温度上升的最快。（3）从开始加热到1小时10分钟，雪已经融化了大约2/3。6（4）从开始加热到1小时20分钟，所有传

8、感器已经完全超过了0℃，说明“雪”已经完全融化。由目测观察也证明了雪的融化（只有少量缝隙中的雪没有融化）。如下图所示7、结束语从本文实验数据可知，将发热带和沥青混凝土相结合，制作的导电发热混凝土从开始通电发热，到40分钟的时候“雪”就开始融化，1小