高速公路融雪除冰技术研究

如何快速有效地融雪除冰,减少因降雪对高速公路造成的不良影响,保证交通的安全和畅通,是国内外道路养护部门致力于解决的问题。通过深入调研国内外有关道路融雪除冰的研究成果,对目前常用的方法进行总结分析,并在此基础上为制定合理的高速公路融雪除冰方案提供参考依据。     

环保型长效自融冰雪路面涂层试验

分析了环保型长效自融冰雪路面涂层的除冰融雪原理,采用多种融冰雪材料对比试验的方法,进行了人工环境下融雪、冻雨和二次结冰试验,通过碳钢条腐蚀试验和三叶草浇灌试验进行了环保性能分析,并在某试验段进行了道路融雪能力验证.分析结果表明:自融冰雪路面涂层大于0.6 kg·m-2时融雪效果较佳,一次涂刷能多次融雪;涂层对冻雨和二次结冰具有良好的抑制作用,对结构物和植被基本无影响,环保性能较佳;涂层一次施工能多次除冰融雪,可满足一个冬春季长效要求.     

公路除冰融雪剂中添加剂的种类及发展

总结了公路除冰融雪剂中添加剂的种类,包括缓蚀剂、阻锈剂、土壤抗结剂、防滑剂、表面活性剂、显色剂等,分析了添加剂的发展趋势,旨在为融雪剂中添加剂配方研究提供一定的参考。     

微波除冰效率关键技术研究

为了提高微波除冰效率,实现冬季道路快速微波除冰,对影响微波除冰效率的关键因素(微波频率和道路材料)进行了仿真和试验研究。通过对微波除冰效率的分析,提出了以冰层和路面结合处温度到达0℃所需的时间作为微波除冰效率的判定指标。建立了微波除冰模型,运用CST、Matlab和ANSYS仿真软件,得出了微波除冰效率与微波频率、不同介质损耗角正切的道路材料关系,并通过试验验证了仿真结论的合理性。研究结果表明:相对于2.45 GHz微波,5.8 GHz微波能够提高微波除冰效率4~6倍;相对于普通沥青混凝土路面,使用铁磁性材料加铺层能够提高除冰效率3~5倍。     

掺石墨水泥基复合材料电磁波吸收性能研究

以水泥净浆为基体、高纯石墨粉为电磁波吸收剂,制备了掺石墨水泥基复合材料。采用矩形波导法测试不同石墨掺量下的水泥基复合材料的电磁参数,并基于传输与阻抗理论计算得到试验样品的反射损耗RL,另外又定义了损耗因子tanδ,最后根据广义匹配定律定义了M值。结果表明,15%石墨的水泥基复合材料低频段具有较高的介电常数,且其在吸波层厚度为5 mm时,出现两个吸收峰,分别为RL=-34.9 d B和RL=-53.75 d B,反射损耗RL-10 d B的频带达到0.43 GHz(3.62~3.95 GHz),有效吸收频带较窄。此外,石墨粒径组成尺寸对掺石墨水泥基复合材料吸波能力有一定影响。     

微波除冰关键技术及应用前景分析

由冻雨形成的冰层由于与路面粘结强度大，普通除冰除雪机械无法清除，微波除冰技术可以对冰层与路面接触处进行加热，使冰层与路面分离，实现快速除冰。但是微波除冰技术的应用存在微波利用率低，设备复杂等难点。对钛酸钡加入沥青混凝土之后的微波吸收效率进行了试验，得知加入钛酸钡后混凝土对微波的吸收效率有明显提高，并指出微波除冰技术的研究应该注意微波加热设备的灵活利用和将微波除冰技术纳入综合除冰除雪体系。     

CFG能源桩用于混凝土路面除冰降温的试验研究

利用试验场足尺水泥粉煤灰碎石（CFG）能源桩，对模型混凝土路面冬季防冻除冰与夏季降温防护技术进行了试验研究，意在探索一种节能、环保、高效和经济的道路路面工程安全与耐久新技术。桩及模型混凝土板内均安装聚乙烯塑料管作为换热管，能源桩、混凝土板内安装有温度应变传感器测量换热过程中相应位置的温度、应变变化，混凝土板进出口水温、混凝土板表面温度分别由温度计、红外测温仪量测。试验主要分析冬季条件下，单根、双根能源桩供热一块混凝土板，以及在夏季条件下，单根能源桩降温一块混凝土板时，管路流体、混凝土板、桩的温度变化以及由温度引起的混凝土板、桩的应力应变变化。试验结果表明：冬季工况下，单根、双根能源桩可以使一块混凝土板表面温度保持在0℃以上，除冰效果显著；夏季工况下，单根能源桩对混凝土板降温，试验组与对照组混凝土板表面温差最大约为9.4℃，降温效果明显。能源桩和模型混凝土板在换热过程中，因温度改变会导致桩身和混凝土板中产生附加温度应力。桩身附加温度应力对桩结构完整性和安全性不会造成影响，而混凝土路面板的附加温度应力则总是与被加热或降温前的应力叠加使其总应力幅值降低，有利于混凝土路面板的安全性和耐久性。试验过程仅使用水泵为换热管中的流体提供动力进行循坏，不消耗其他任何形式能量，运营维护成本较低。     

融雪剂融雪机理及发展状况

介绍了融雪剂融雪化冰机理,综述了融雪剂的发展过程.融雪剂的发展经历了4个阶段：氯盐型、非氯盐型、防锈型、有机环保型,详细介绍了这4类融雪剂的代表性产品的性能、优缺点及应用情况,并对其性能进行对比分析.     

环境材料对高速公路绿化带土壤盐碱化的改良效应

融雪剂对消除公路冬季降雪作用重要,但造成路边绿化带土壤盐碱化,影响绿化植物生长,环境材料应用是解决此问题的重要途径.本研究采用田间小区方法,以未用融雪剂为对照,比较了高(100g/株)、低(30g/株)两种剂量融雪剂处理下3种环境材料(腐殖酸类HA、高分子类SAP、有机营养类OF)对桧柏(Sabina Chinensi)生长、土壤理化性能和土壤微生物的影响.结果表明,融雪剂会造成土壤盐碱化,组合材料SHF(SAP+ HA+OF)对此改良效果明显,可促进桧柏新梢生长,增加土壤细菌、真菌及放线菌数量,改善土壤pH值及电导度.     

主动除冰雪路面融雪化冰特性及路用性能研究综述

为了进一步推进路面主动除冰雪技术的发展，综述了国内外路面主动融雪化冰方法的研究进展。首先，介绍了不同类型路面主动除冰雪技术的融雪化冰机理，并基于此将主动除冰雪路面划分为自应力弹性铺装路面、低冰点路面和能量转化型路面3类；然后，分别对3类主动除冰雪路面的路用性能及融雪化冰特性进行了梳理，在路用性能方面主要包括沥青混凝土路面高温性能、低温性能、水稳定性、黏附性能和耐久性等，以及水泥混凝土路面抗拉、压性能等，而在融雪化冰特性方面主要包括路面抗摩擦性能、冰-路界面黏结性能、破冰性能、融雪速率、适用温度范围及长期稳定性等；进而归纳了材料组成、结构类型、外界环境及系统运行条件等对主动除冰雪路面工作性能的影响规律；此外，为了便于主动融雪化冰路面技术选型，从融雪化冰效果、经济成本及节能环保等方面对比分析了不同路面主动除冰雪技术的优缺点；最后建议路面主动除冰雪系统应与冰雪灾害评估系统及冰雪预警系统相结合。