抗凝冰材料在道路工程中的应用

路面凝冰对道路交通安全造成严重影响。通过对掺加Mafilon(抗凝冰材料)的沥青混合料进行试验,研究其技术性质、集料级配设计、最佳油石比、高温稳定性、水稳定性、抗剥落性等。结果表明：掺入Mafilon后SMA-13型沥青马蹄脂碎石混合料稳定度及流值等各项性能指标均有提升。该材料应用于乌鲁木齐三屯碑路西延新建工程中,表现出明显的抗凝冰效果,研究可为新疆及西北地区抗凝冰材料的应用提供参考。     

基于太阳能-热管的循环流体加热桥面融雪系统试验研究

为准确分析基于太阳能-热管的循环热流体桥面融雪系统的工作性能,综合考虑桥面结构、热管埋深、集热器类型等因素,建立了以太阳能集热器为热源的循环热流体加热热管融化桥面积雪的足尺试验系统。基于前期监测数据,对系统融雪性能、集热效率进行了分析。研究结果表明:(1)系统对桥面升温效果明显,在桥面无预热且桥面供热温度为15℃～20℃条件下,最大可提高桥面温度7℃,且系统在5h内以先慢后快的速度融化了5cm厚的积雪;(2)较浅的热管埋深更加有利于融雪,融雪过程中浅埋段、中埋段和深埋段的平衡温度分别为2℃、1.5℃和0.6℃;(3)热管热量向下部水泥混凝土传递比上部沥青混凝土更多,距离热管相同距离的水泥混凝土和沥青混凝土温度相差3℃(5cm)和6℃(10cm);(4)融雪过程中热管管身温度并不一致,两端较中间温度高1.0～1.5℃,同时管排串管温度较热管高约5℃～6℃;(5)冬季晴朗天气光照下,系统平均集热功率为2.2kW,阴雨天气平均热损功率为0.33kW,真空管集热器较平板型集热器效率更高,两者集热效率之比约为1∶0.58。     

能量桩桥面除冰融雪的能源需求与供给能力案例分析

基于能量桩的桥面除冰融雪技术，克服了传统融雪剂对桥面板结构的腐蚀问题，且具有节能环保等技术经济优势。能源需求与能量桩供热能力的计算是能量桩桥面除冰融雪系统设计的关键。为达到除冰融雪目的，桥面板表面温度需维持在0℃以上；基于桥面板的热响应试验与除冰试验得到桥面板温度与换热效率、流体温度的关系，根据热传导定律，推导出桥面除冰融雪所需的换热效率与流体温度的计算公式；探讨了能量桩热泵系统的供热能力。计算得到换热管埋深和间距分别为14 cm和25 cm的桥面板，在环境温度为-1℃～0℃时，系统的热有效率(有效热流密度与换热效率的比值)约为50%,系统的热有效率随着环境温度的降低而降低。选取3座具有不同板桩比(桥面板面积与能量桩总长比值)的桥梁为案例，进一步分析了环境温度-10℃～0℃,降雪量水当量0.1～1.0 mm·h^-1范围内，能量桩的供热比，以及满足融雪需求入口流体温度的计算表达式。结果表明：能量桩的供热比与环境条件和桥梁的板桩比有关，板桩比为0.7 m²·m^-1时，环境温度为-5℃,降雪量不大于0.4 mm·h^-...     

基于传热模型的融雪道岔优化方案研究

为解决电加热道岔融雪系统在工程应用中融雪不及时、不充分的问题，以60 kg/m钢轨轨型的道岔结构为研究对象，基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立道岔结构“热源-钢轨-积雪”的耦合传热模型，通过仿真试验与现场试验，验证传热模型的准确性，并对比分析加热元件采用无接触安装方式与常规轨腰安装方式的温度分布和融雪效果。结果表明：(1)加热元件采用无接触安装方式较轨腰安装方式具有更好的融雪效果，加热元件工作1 h,无接触安装方式基本轨与尖轨间隙积雪域水的体积分数为0.92,高于轨腰安装方式水的体积分数0.79,能量利用率较轨腰安装方式提高16.5%;(2)无接触安装方式道岔结构的温度分布更加均匀，基本轨与尖轨间隙积雪域温度分布在0℃以下的区域更小，能量传递效率更高。     

自融雪沥青混合料的融雪抗冻及路用性能评价

为对自融雪沥青混合料的融雪缓释和抗冻性能进行研究与评价，采用理论评价方法对掺量3%、5%、7%VPRSalt自融雪沥青路面进行研究。基于小雪等级建立模型，推算出降雪12 h后VPRSalt自融雪沥青路面氯化钠的析出量仅占原始蓄存量的0.57%、0.55%、0.50%，说明材料具备良好的缓释性能；同时，利用模型对抗冻温度和抗冻时间进行预估，在小雪情况下，沥青路面自融雪材料的掺量从3%上升至7%，其抗冻温度相对更低、抗冻时间更久，抗冻效果更好。对VPRSalt自融雪沥青混合料进行路用性能检测，随着VPRSalt掺量从3%上升至7%，自融雪沥青混合料的动稳定度、低温最大弯拉应变、冻融劈裂残留强度比、残留稳定度等性能逐渐下降，但仍符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）要求。