探讨绿色太阳能融雪化冰水泥路面关键技术研究[筑路施工机械化]

RM CM 本刊特 稿S p e c i a l S t ry 绿色太阳能融雪化冰 水泥路面关键技术研究 St ud y O i l S I 1 O W Re m o vi n g Ce m e n t Pa ve m e t Ba s e d O l l So l a r Te c h n o l o g 2 王选仓 张 聪 林荣安 喻林青 刘 凯 1 长安大学 公路学院 陕西 西安 7 1 X 6 A 2中国交通建设股份有限公司 北京 圳x 3 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 4 合肥工业大学 交通运输工程学院 安徽 合肥 2 3 0 0 9 0 引言 中 国 大 部 分 地 区 属 于 冰 雪 地 区 路 面 结 冰 导 致 抗 滑 不 足 而 引 发 的行 车 安 全 问题 一 直是 困扰道 路 交 通部 门 的难 题 寻 求科 学 有效 的清 除 冰 雪 技 术 成 为 近 年 来 研 究 的 热 点 据 资料 统计 中 国公 路上 的 交 通 事 故 有 5 0 发 生 在 不 良 气 候 下 71 的 重 特 大 交 通 事 故 和 6 5 的 直 接 经济 损 失也 发 生在 不 良气 候环 境 下 如 何 有 效 地 解 决 冰 雪 路 面 的 交 通 安全 避免 交通 事 故 或少 出 交通 事 故 提 高 道 路 通 行 能 力 和 运 营 效 益 形 成 良 好 的安 全 管 理 模 式 已 成 为 困 扰 冰 雪 地 区 交 通 管 理 部 门 的 重要 问题 之 一 对 科学 有 效 的路面 除 冰 雪 技 术 进 行 研 究 具 有 非 常 重 要 的社会 经济价 值 鉴于 目前 常用 的除冰 融 雪 技术 的 各 种 弊 端 需 要 有 一 种 适 用 面 广 效 率 高且 清 洁环 保 的 路 面 冰 雪 清 除 技 术 绿 色 太 阳 能 融 雪 化 冰 路 面 即 是 应 运 而 生 的 一 种 新 型 环保 除冰 技术 绿 色太 阳能 融雪 化 冰 路 面 技 术 是 利 用 光 伏 或 光 热 系统 给 路面 融冰 雪 前者 是 太 阳能 叠 l l ll 0 一 储 存 转换 系统 给 埋 置在 路面 中 的 电 管 加 热 而 后 者 是 采 用 太 阳 能 加 热 低 温下 不 冻结 的液 体 加 热 液体 通 过 路 面 导 管 进 行 循 环 两 者 都 是 在 不影 响交通 安 全 的前 提下 使 路面 冰 雪迅 速 融化 从 而 达 到路 面 除冰 雪 的 目的 1太 阳能融雪化 冰路面 结构关 键技 术研 究 1 1 混 凝 土 材 料 的 组 成 为 了使 太 阳能 热 管 系统 产 生 的 基金项目 国家西部交通建设科技项 目 2 X 8 3 1 8 4 9 0 8 3 热 量迅 速传 至 路表 缩短 融冰 雪 时 间 提 高 冰 雪 融 化 效 率 应 研 究 具 有 优 良导 热 性 能的水 泥 混凝 土 材 料 目前 国 内 几 乎 没 有 关 于 水 泥 混 凝 土材 料 的组成 对 其 导热 性 能方 面 的影 响研 究 故 本 项 目根据 固体 材 料 的导 热 系数 主 要取 决于 其 密 实 程 度 这 一 原 理 在 满 足 强 度 要 求 的 前提 下调 节 水泥 混凝 土水灰 比和 砂 率 研 究不 同混凝 土材 料 组 成对 混凝 土 导热 性 能 的影 响 并最 终 确 定 满足 强度 并 具有 优 良导 热性 能 的 融 雪化 冰路 面材 料口 卅 项 目组通 过 大量 室 内试 验 进 行 导 热 性 能 的研 究 通 过试 验 计 算 法 测 出各 组配 合 比下 混 凝 土材 料 的 导 热 系 数 结 果 表 明 素 混凝 土 导 热 系数 随水 灰 比的增 加 先增 大 后 减 小 随砂 率 的增加 而减 小 掺 加 钢 纤 维 能 显 著 改 善 混 凝 土 的导 热 系 数 且 掺 量 越 高 效 果越 好 进 行 碳 纤维 混 凝 土 拌和 时 需要 相 应 增 大 水灰 比 故 掺加 碳 纤 维 改 善 混 凝 土 W 热 性 能 的效果 并 不 明显 综 上 所 述 钢 纤 维 混 凝 4 是 融 雪化 冰 路 面 的 首选 材 料 造 价 约 比 素 混凝 土 高3 O 应 在 经 济 条件 允 许 的条 件 下选 用 其 次 为 素 混凝 土 不推 荐 使用 碳 纤维 混凝 土 1 2隔 热 层 材料 路面融 雪化 冰时 为保证热力 管 网产生的热量 能最 大化地传 到路表 同时防止混凝土加 热后温度 对路基 以 下 冻 土 土基 造 成 扰 动破 坏 融 沉 需要 在 混凝 土 板 下 设置 隔 热 层 该 隔热 层 材 料 不 但 要具 有 优 良 的隔 热 性 能 发 挥 热 力 管 网 的最 大 效 率 还 应 具 有 相 当 的力 学强 度 保 证路 面 结构 整体 的安 全性 本项 目中隔 热 层 材 料 选 用 杭 州 希 尔 特 挤 塑 泡 沫 有 限 公 司 生 产 的 S 板 又 称 挤 塑 聚 苯 乙烯 板 项 目组 着 重 对 a P S 板 的层 间 处 治 方 式 度 小 影 口 向 路 面 各 层 的 应力 分布 和 工 作状 态 通 过 层 间 剪 切试 验 确 定 最 佳 的层 问 处治 方案 分 别 对 XPS板 进 行 表 面 糙 化 处 理 和 涂 刷 界 面 剂 不 同 方案 处 治 后 的P C C l I S 板 试 件 层 问 剪切 强 度如 图 l 所 W 由图中结 果可知 对 s 板进行 层 间拉 毛 糙 化 处理 是 提 高 层 间 剪切 强 度 的首 选 使 用界 面 剂 也 能 明显 改 善层 间粘 结状 况 1 3 太 阳能管 网设 置方案 合 理 布 设 太 阳 能 管 网 对 于 发 挥 路 面 融 雪化 冰 功 能至 关 重 要 管 网埋 深 过 浅 或 间距 过 小 极 易造 成 行 车 荷 载作 用下 钢 管 的破 坏 也 是 对 能 源 的 浪费 埋 深 过 深 或 间距 过 大 则 达 不 到 预 期 的 融 雪 化 冰 效 果 如 路表 积 雪呈 条 带 状 分布 还 会 给行 车安 全 带来 隐患 重 餐 纛 蛊 项 目组 从 热 力 钢 管 网混 凝 土 最 XP S 板 表面 处 理状 况 进 行 研 究 x P s 板表 面 光 滑 粗糙 是 不 同 x P s 板 表 面 状 况 下 的 平 均 层 间 剪 切 表 1 管 网设 置 方案 爨 黼 麟 嘲 嘣 隧 阔 洲 醴 鞠 翳 一 一 一 嘲 麟黜爨蠲醴瞄豳 一 霞 豳豳 日 R E E 口 l 一 鳓圈 黼豳嘲黼 翟 曩 口 啊 啊 踊 目 口 嘲 强 强 甚 雒 圈 礴 圉 雕 口 啊 哥 辄 瑚 瞄 嘲 m 目 目 日 日 口 日 口 H 蛐 融冰 雪效 果及 路表 温 减 小 减 小 以6 1 2c r l 以不超 过2 5廿n 度场 升 温试验 为宜 为宜 存 在 一定 大 于5 7 5c m 以 大干 7 6c r n 以2 0 3 0c r n 路 面 温度场 和 温度 应力 增 大 范 围 6 8 5 l 2 8 0 m为 宜 或 1 3 I4 1 6c m 为 宜 埋 深影 响并不 明显 间距 影 响并 不 明显 可在 路面 板荷 载应 力 增 大 适 当减小 以不小哥 n 为宜 1 2 2 5娜1 范 围 内选 取 存 在 一定 以2 0 2 5an 或 l 3 4 1 6c m 路 面 耦合状 态 下 的应力 增 大 以6 8 5 1 2 8c m为宣 范 围 为宜 钢 管 网混凝 土 保护厚 度 热力 钢管 网 的最 小混 凝土 保护 厚 度取 为5a r n I Y 2 0 2 5 c m 1 3 4 1 6c n 最 终 管 网方案 取上 述交 集 以6 8 5 1 2 8 为宣 为宜 砖毯 S T R l D E R S AP 系列高等级沥青摊铺机 SAP9O C SAP9 OEC SAP1 2 OC 实 提 现 高 智 g 能 薯 三一重工股份有限公司 过 r HE VV E n f l y Co r I 中国湖 南长沙经济技术 开发区三一 工业城 邮编 4 1 0 1 0 0 电话 0 7 3 1 8 4 0 3 1 1 2 4 传真 0 7 8 1 8 4 0 3 4 3 6 0 咨询 邮箱 s a n y s a n y C o rn o r l 售后服 务热线 4 0 0 8 8 7 8 3 1 8 咨询投诉 电话 4 0 0 8 8 7 9 3 1 8 网 址 ht t p www sa n y CO rn 0 1 集 成 协同 找平 技术 液 控 行走 系 统 确保 高 质量 平整 施 工 大 通道 大螺 旋 大料 斗 大 厚度 液 压功率 智 能 分配 技术 工作效 率 螺旋整体升降及可变料槽技术 采用大节距 大直径叶片及低速分料 比 例供 料 有效 防离 析 采用分仓导流技术 0 度高温可连续 小时施工 首 创全 时智 能 恒温 摊铺 技术 实 现全程 恒 温摊 铺 急超大 料斗 左右 独立 开合 轻松 应 对多 变作 业 环境 全 电脑 控制 系统 运行速 度 提高 万倍 具有 故障 智能 诊 断 及记录 功能 全触摸式操作台 可摆转 滑移 操作舒适 快捷 噪声 源 腔 复合 降 噪技术 噪音 不超 过 0 分 贝 专注客户价值引领绿色科技 RM CM 本刊 特稿S p e c i a 1 S t o r y 小保 护厚 度 融冰 雪效 果及 板面 温 变场 板 温度 应力 板荷 载 应力 耦合状 态 下 的应力 等 方面 分 别研 究 管 网 设 置 方 案 汇 总 并 提 出 最 终 管 网方案 见表 1 Z太阳能系统的构成 太 阳 能 系 统 的 建 立 要 完 成 以 下 为容 搭 建 太 阳 能 电池 板 支 架 图 铺 置 电池 板 挖 坑 埋 置胶 体 电池 图 3 以 及 完 成 逆 变 器 直流 配 电箱 充 电控 制 器 智 能控 制系 统 等 的搭 建 根 据 室 内试 验 及热 力 计 算 现 采 用 的太 阳 能系统 为3 0 0 0 k W 系 究和 1 2 0 0 k W 系统 各 一个 输 出 电 玉为交流 1 1 Ov 其 中太 阳能光伏 系 充包括 太 阳能 发 电系统 路面 加 热 系统 和 控 制 系 统 太 阳 能 光 热 系 统 括 太 阳 能集热 系统 太 阳 能路 面 玫热 系统及控 制 系统 为 了 获 得 试 验 路 段 的 气 象 资 斟 在 试 验 路 段 建 立 小 型 气 象 站 图4 该 J 型 气 象 站 由单 独 的 阳 能 光 伏 系 统 提 供 电力 自动 采 集 气 象数 据 主要 观测 试 验段 的风 速 风 向 日照 强度 辐 射量 温 度 湿 度 降 雪强 度 地 面 温 度 等 气 象 数 据 为 太 阳 能 能 量 转 换 系 统 的确定 和 融 雪路 面 的设计 提 供 必 要 的参 数 3 1 现场试验雕陆肯 筑 试 验 路 工 程 在 G3 l 8 墨 竹 T 卡 至 工 布 江 达 段 米 拉 山垭 口 坡 道 处 实 施 为连 接 中 尼两 国 通 往珠 穆 朗 玛峰 的国际 黄金通 道 在 G 3 1 8 墨竹 工 卡至 工布 江 达 段 米 拉 山 垭 口坡 道 处 铺 筑 试 验 板 块 结 合 实际 融 雪化冰 路面 结构 在 单 幅 车道 上铺 筑两 个 小混 凝土 板 0 9 m 0 9 m 0 2 5 m 每 块板 都 有5 根 热 力 管 管 网 埋 深 为 1 2C 1 T I 间 距 为 1 8 C 1 T I 铺 筑 的两块 足尺 大混 凝土 板 4 m 3