專(zhuān)利名稱(chēng)：水泥混凝土橋面融雪化冰的電熱法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，涉及一種用于冬季水泥混凝土橋面融雪化冰的電 熱法，所用的主要電熱材料為碳纖維加熱線。
技術(shù)背景目前，世界各國(guó)主要通過(guò)撒鹽(NaCl,CaC12)來(lái)融化冰雪,撒鹽法給混凝土路面 結(jié)構(gòu)和環(huán)境帶來(lái)了許多負(fù)面效應(yīng),主要表現(xiàn)為鋼筋鋼纖維銹蝕、路面剝蝕破壞、 腐蝕排水管道和破壞土壤生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題。其他融雪化冰方式有機(jī)械式方法， 即使用人工或機(jī)械車(chē)輛通過(guò)鏟推的方式來(lái)完成，需要大量人力、物力和裝備， 屬滯后操作需一定時(shí)間才能使交通恢復(fù)正常；使用地?zé)峁芊ǎ摲椒ㄊ峭ㄟ^(guò)管 道將地?zé)醾鞯降乇?，缺點(diǎn)是安裝和建造加熱管道的復(fù)雜性。紅外加熱燈法，即 使用紅外燈加熱，該方法因?yàn)樯郎剡^(guò)于遲緩且受到外部風(fēng)向的影響；利用太陽(yáng) 能融雪化冰施工難度大成本高且不易維護(hù)；利用發(fā)熱電纜給路面融雪化冰，線 纜成本較高；還有將鋼纖維及石墨摻入混凝土，制備導(dǎo)電混凝土融雪化冰，存 在的問(wèn)題是鋼纖維生銹會(huì)使導(dǎo)電混凝土電阻升高，影響融雪化冰效果，混凝土 路面中的鋼纖維若伸出路面容易將輪胎軋破，這在高速公路或機(jī)場(chǎng)是相當(dāng)危險(xiǎn) 的，另外鋼纖維石墨導(dǎo)電混凝土中慘加石墨量太大會(huì)影響混凝土的力學(xué)性能， 石墨摻量太小又影響導(dǎo)電性能；另外一種導(dǎo)電混凝土是將碳纖維摻入混凝土中， 存在問(wèn)題是纖維摻量過(guò)小不能滿足導(dǎo)電性要求，過(guò)大則容易結(jié)團(tuán)不能分散均勻， 而且導(dǎo)電混凝土路面持續(xù)性碾壓后存在變形及裂縫均會(huì)使電阻率升高，影響融 雪化冰效果，此外導(dǎo)電混凝土普遍存在的問(wèn)題是融雪化冰效率較低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于冬季水泥混凝土橋面融雪化冰的 電熱法。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案在水泥混凝土橋面距面層2 3cm深度位置埋置電熱層。電熱層由鋼筋網(wǎng)(或 鋼絲網(wǎng))及碳纖維加熱線組成。碳纖維加熱線采用12k或24k硅膠外皮碳纖維 加熱線。碳纖維加熱線采用并聯(lián)方式連接，單方向纏繞在鋼筋網(wǎng)(或鋼絲網(wǎng)) 上，鋼筋網(wǎng)(或鋼絲網(wǎng))起架立傳熱作用，加熱線接頭用金屬片夾緊并用螺絲 固定在電極上，電極為有孔的帶狀鋼板，與架立鋼筋保持一定距離。帶狀鋼板 分別連接導(dǎo)線后用PVC管導(dǎo)出連接電源。加熱線與鋼板及鋼板與導(dǎo)線連接處均 用耐高溫絕緣膠帶包裹。單根加熱線加載最大電流值不應(yīng)超過(guò)1.8A。融雪化冰 的開(kāi)始時(shí)刻需要人工控制，中間通斷電工作狀態(tài)由控制電路完成，最終結(jié)束時(shí) 刻為人工控制。融雪化冰選擇開(kāi)始通電時(shí)刻有三種類(lèi)型提前預(yù)熱式、實(shí)時(shí)融 雪式、及雪后融化式。選擇開(kāi)啟時(shí)刻根據(jù)實(shí)際需要而定。通斷電控制開(kāi)關(guān)由智 能溫濕度顯示控制儀與交流接觸器構(gòu)成。當(dāng)橋面溫度低于設(shè)定的融雪化冰最低 溫度值，同時(shí)橋面濕度高于設(shè)定的最大值時(shí)，控制電路開(kāi)啟；當(dāng)橋面溫度高于 設(shè)定的融雪化冰最高溫度值，或橋面濕度低于設(shè)定的最小值時(shí)，控制電路斷開(kāi)。 根據(jù)不同需要，加熱線布置方式可采取單向車(chē)道布置或雙向車(chē)道布置。加熱線 間距及每平米輸出功率設(shè)計(jì)由當(dāng)?shù)囟酒骄畹蜌鉁丶捌骄笛┖穸葲Q定。一 般情況選取加熱線間距應(yīng)在3 10cm，每平米輸出功率應(yīng)為250 1000W。本發(fā)明的有益效果是冬季可以及時(shí)有效融化橋面冰雪，保持交通暢通，保障 行人安全，施工運(yùn)行維護(hù)成本低，熱轉(zhuǎn)化效率高，環(huán)保經(jīng)濟(jì)，操作簡(jiǎn)單、安全 可靠。


圖l是本發(fā)明的電熱層結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明碳纖維絲端點(diǎn)與鋼板連接細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明的電路原理圖。圖中l(wèi)碳纖維加熱線；2鋼筋網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)；3帶狀鋼板；4連接點(diǎn)；5導(dǎo)線； 6金屬墊片；7螺絲；8數(shù)顯儀；9溫濕度傳感器；IO交流電源；ll交流接觸器; 12交流調(diào)壓器；13混凝土發(fā)熱板；14手動(dòng)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。在圖1圖2中碳纖維加熱線1單向纏繞在捆扎或焊接的鋼筋網(wǎng)(或鋼絲網(wǎng)) 2上，做電極用的鋼板3事先打孔直徑6mm，選擇螺絲型號(hào)為M6，將金屬墊片 6套在螺絲7上，再將碳纖維加熱線外層撥除，將裸露在外的碳纖維絲纏繞于螺 絲7上，螺絲穿過(guò)鋼板3用螺母擰緊，加熱線被擠壓在金屬墊片6與鋼板3之 間。注意固定好的接頭應(yīng)盡量避免裸露的碳纖維絲暴露在金屬墊片之外，應(yīng) 將部分碳纖維加熱線外皮擠壓在鋼板及金屬墊片內(nèi)，并應(yīng)控制螺絲擰緊的力度， 以免碳纖維加熱線外皮破裂。鋼筋網(wǎng)(或鋼絲網(wǎng))2與做電極用鋼板3固定好 后應(yīng)保持一定間距，控制在3 5cm以外，避免電流從鋼筋網(wǎng)流過(guò)造成短路。為 保證用電安全，應(yīng)將固定好加熱線接頭的帶狀鋼板3外層均勻涂刷絕緣漆。在圖3中試件13表面放置溫度濕度傳感器9，傳感器9接入溫濕度顯示控 制儀8輸入端，由溫濕度顯示控制儀8輸出端接出報(bào)警線路連接交流接觸器11， 電源輸入10為220V交流電，交流接觸器11輸出電壓通過(guò)交流調(diào)壓器12降壓 后給試件13加以合適的電壓值。融雪化冰開(kāi)始首先閉合手動(dòng)開(kāi)關(guān)14，當(dāng)溫濕度 傳感器返回溫度報(bào)警值低于最低溫度下限值，并且濕度報(bào)警值高于最高濕度上限值時(shí)，電路開(kāi)啟，發(fā)熱混凝土板13開(kāi)始加熱；當(dāng)溫濕度傳感器返回溫度報(bào)警 值高于最高溫度上限值，或者濕度報(bào)警值低于最低濕度下限值時(shí)，電路斷開(kāi)， 發(fā)熱混凝土板13停止加熱。當(dāng)整個(gè)融雪化冰過(guò)程結(jié)束后，手動(dòng)開(kāi)關(guān)14斷開(kāi)。
權(quán)利要求
1.水泥混凝土橋面融雪化冰的電熱法，其特征是在水泥混凝土橋面距表層2～3cm處埋置電熱層，電熱層的電熱材料為碳纖維加熱線(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土橋面融雪化冰的電熱法，其特征是碳纖維加熱線(1 )選用12k或24k硅膠外皮加熱線，采用并聯(lián)鋪設(shè)，間距3 10cm， 用鋼筋網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)(2)架設(shè)，兩端用帶狀鋼板(3)作電極，碳纖維加熱線端 部與電極(3)用螺絲(7)固定，碳纖維加熱線工作電流不超過(guò)1.8A，路面鋪 裝功率250 1000W/m2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土橋面融雪化冰的電熱法，其特征是通過(guò)水泥混凝土橋面的溫濕度傳感器(9)返回的信號(hào)，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)通斷電控制，根據(jù)環(huán)境及具體情況需要調(diào)節(jié)溫濕度報(bào)警值實(shí)現(xiàn)通斷電時(shí)長(zhǎng)的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水泥混凝土路面融雪化冰的電熱法。其特征是電熱層布置在距路面2～3cm處，所用的主要電熱材料為12k或24k硅膠外皮碳纖維加熱線，碳纖維加熱線采用并聯(lián)鋪設(shè)，間距3～10cm，并用鋼筋網(wǎng)(或鋼絲網(wǎng))架設(shè)，兩端用帶狀鋼板作電極，碳纖維加熱線端部與電極用螺絲固定。碳纖維加熱線工作電流不超過(guò)1.8A，路面鋪裝功率250～1000W/m²。融雪化冰控制電路是通過(guò)水泥混凝土路面的溫濕度傳感器返回的信號(hào)，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)通斷電控制，根據(jù)環(huán)境及具體情況需要調(diào)節(jié)溫濕度報(bào)警值實(shí)現(xiàn)通斷電時(shí)長(zhǎng)的控制。本發(fā)明的效果和益處是冬季可以及時(shí)有效融化路面冰雪，保持交通暢通，保障行人安全，施工運(yùn)行維護(hù)成本低，熱轉(zhuǎn)化效率高，環(huán)保經(jīng)濟(jì)，操作簡(jiǎn)單、安全可靠。
文檔編號(hào)E01C11/26GK101235621SQ20071015931
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者吳智敏, 李德月, 李松輝, 王松根, 趙宏明, 車(chē)廣杰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué);山東省交通廳公路局;山東省公路橋梁檢測(cè)中心