一种沥青混凝土路面融雪系统的制作方法

本发明涉及一种融雪系统，具体涉及一种沥青混凝土路面融雪系统。

背景技术：

在寒冷的冬季，路面降雪和结冰作为一种自然现象而普遍存在，尤其我国北方降雪和结冰时间长，常常会影响路面的使用。积雪和结冰会覆盖路面的标线、降低路面的摩擦系数等。因此，在冰雪路面上车辆容易打滑、跑偏，制动距离显著延长，严重影响了车辆的操作稳定性和安全性，交通事故发生率高。很多路面在冬季常常因为暴雪而不能正常使用，因此，路面的融雪除冰不容忽视。传统的人工和机械除冰雪技术效率较低，不能快速满足除冰雪的需要，消耗人力、物力较大，除冰雪效果不彻底和滞后性严重，最为突出的问题是在于对路面、桥面、交通标线等路产设施造成损坏。由于融雪剂具有融雪效率高、效果好、操作简便，防结冰与防滑效果较佳，被世界各国采用。然而，融雪剂的大量使用存在危害农田绿化带、缩短道路寿命、污染环境的问题。因此，研发一种安全、经济、环保、高效的自动融雪除冰的方法具有重要意义。

技术实现要素：

为了克服上述冰雪对道路的危害以及目前除冰雪方法的弊端，本发明提供了一种沥青混凝土路面融雪系统，该融雪系统采用碳纤维作为发热层材料，依靠可循环的绿色清洁能源作为供电源，提高能源利用率，而且清洁环保，节省了人力物力资源。

本发明采取的技术方案如下：

一种沥青混凝土路面融雪系统，包括融雪装置、排水装置和供电装置，所述融雪装置铺设于路基上，与供电装置电连接；所述排水装置部分位于路面上，部分位于路面下，与所述融雪装置(1)紧密接触；路面上的冰雪经融雪装置融化后通过排水装置排入地下。

本发明通过在路基之上铺设融雪装置来进行冬季时的融雪，融化后的雪水通过排水装置排入地下，保护路面不受传统融雪后的雪水污染，同时防止雪水二次结冰对路面造成损坏，及对行人行走造成不便。

进一步的，所述融雪装置包括由下至上依次相接的下层、中间层和地表层，所述下层为沥青混凝土底基层，所述中间层为发热层，所述地表层为沥青混凝土与抗凝冰剂混合层。

具体的，所述融雪装置包括三层，依次铺设于路基之上，其中中间层和地表层均具有融雪作用，在融雪时，首先利用中间层的发热功能使地表的雪融化，但是一旦融雪装置停止工作，融化的雪水不能及时排出的话，很快会在北方的严寒气候中再次结冰。为了防止融雪装置停止工作后融化的雪水不能及时排走而导致二次结冰，在地表层的沥青混凝土中添加了抗凝冰剂，可以防止地表融化的雪水再次结冰，保护路面及行人。

进一步的，所述发热层包括第一发热线、第一电缆和固定格栅，所述第一发热线设置在固定格栅上，所述第一发热线由内层的碳纤维层和包裹在碳纤维层外的不锈钢防护网组成，所述第一发热线与第一电缆连接，所述第一电缆与供电装置连接。

具体的，本发明采用碳纤维作为发热线，碳纤维本身性质稳定，碳纤维外有不锈钢防护网对其进行保护，防止碳纤维制作过程中受损，且碳纤维发热层埋置于下层的沥青混凝土层和地表层之间，可以防止漏电、过电现象，与结构形成整体的同时消除了静电隐患。

进一步的，所述抗凝冰剂由橡胶颗粒、抗腐蚀剂、缓释剂、增强剂和无机盐组成，所述抗凝冰剂的加入量为地表层中沥青混凝土重量的5-10％，其中橡胶颗粒、抗腐蚀剂、缓释剂、增强剂、无机盐的重量比为2-6∶1-3∶1-3∶1-3∶2-6。

进一步的，所述抗腐蚀剂为亚硝酸钠，所述缓释剂为聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯的混合物，其中聚丙烯酸甲酯∶聚丙烯酸乙酯的重量比为1∶1-3；所述增强剂为硅藻土、所述无机盐为氯化钾和氯化镁的混合物，其中氯化钾和氯化镁的重量比为1∶1-6。

具体的，所述抗凝冰剂中采用聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯的混合物作为缓释剂，使无机盐缓慢释放，具有长效抗凝冰的作用；橡胶颗粒是具有弹性的颗粒，在地表层中加入橡胶颗粒，当汽车或行人经过已经结冰的表面时橡胶颗粒会发生变形，这样结冰的表面就会破碎，从而确保道路的正常通行。

进一步的，所述排水装置包括排水沟及位于排水沟下方的排水管，所述排水沟包括排水沟主体，所述排水沟主体设置有排水孔和下水口，所述排水孔至少设置有一个且位于地表层上方，所述排水孔的上边缘高于地表层3-4cm，下端边缘低于地表层1-2cm；所述下水口位于地表层下方，且设置于排水沟主体的底部，所述下水口与排水管连通。

具体的，地表层融化的雪水通过地表层之上的排水孔进入排水沟主体，再从排水沟主体底部的下水口进入排水管，通过排水管及时排入地下。

进一步的，所述排水沟主体底部还设置有第二发热线，所述第二发热线部分埋入排水沟主体内，部分裸露在外并与第二电缆连接，所述第二电缆与供电装置连接。

具体的，排水沟主体底部可以埋置第二发热线，所述第二发热线部分裸露在排水沟主体之外并与第二电缆连接，通过第二电缆与供电装置连接，供电装置供电后，第二发热线发出的热量将排水沟内的冰雪融化，再通过排水管排到地下；这样做的原因是在北方严寒地区，冬季的地上气温可达-20℃～-40℃，地下冰冻线(可达2m)以内的区域均在零度以下，雪水进入排水沟后可能再次结冰而将下水口堵住，因此在排水沟主体底部的下水口附近埋置第二发热线，用于融化冰雪，使排水沟排水通畅。

进一步的，所述排水管外设置有第三发热线，且在设置有所述第三发热线的排水管外包裹有保温层，所述第三发热线部分裸露于保温层之外并与第三电缆连接，所述第三电缆与供电装置连接。

具体的，为了进一步融化冰雪，排水管外也绑扎有第三发热线，且设置有保温层将排水管和第三发热线包裹起来，保温层为不可燃材料制成，避免第三发热线产生的高温使保温层燃烧。

进一步的，还包括监控装置，所述监控装置包括红外热成像装置、视频监控装置、微处理器和配电控制箱，所述红外热成像装置、视频监控装置、微处理器和融雪装置均与配电控制箱电连接，所述配电控制箱与供电装置电连接；所述红外热成像装置与视频监控装置用于对路面融雪状况进行成像，成像数据通过无线通信装置传输给微处理器，所述微处理器对成像数据进行处理，并将处理结果传输给配电控制箱，所述配电控制箱根据微处理器的处理结果控制供电装置对融雪装置供电。

具体的，本发明的监控装置用于监控积雪融化情况，及时根据融化情况控制融雪系统运行。本发明的红外热成像装置为红外热成像仪，根据融雪温度24小时对融雪情况进行监控，所述视频监控装置为视频监控仪，在可见光范围内对融雪情况进行监控，所述无线通信装置为无线wifi，通过红外热成像仪和视频监控仪可以对融雪状况进行成像，成像数据通过无线wifi传输给微处理器，微处理器对成像数据进行处理后将处理结果传输到配电控制箱，如果积雪已经融化完毕，配电控制箱可控制供电装置不用给融雪装置供电，节省能源；如果积雪未融化完毕，配电控制箱控制供电装置继续给融雪装置供电。

进一步的，所述供电装置采用的能源为清洁能源。

具体的，所述清洁能源包括太阳能、风能及生物质能。本发明采用清洁能源供电，可减少使用矿物燃料造成的温室效应和环境污染问题；且太阳能、风能和生物质能是可再生能源，可大大缓解国内外能源日趋紧张的问题。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将清洁能源与碳纤维发热线结合起来，一方面解决了能源短缺与环境污染问题，另一方面利用碳纤维发热量高、发热稳定的特点，融雪效果好，无后期人工费和设备维护费，对环境无污染，对路面无损伤；

(2)本发明在地表层中添加了抗凝冰剂，结合碳纤维发热层，本发明具有双重融雪结构，不但可以融雪，还能防止融化的雪水二次结冰；

(3)本发明的排水沟和排水管均设置有发热线，且排水管外还包裹保温层，避免雪水排到地下后结冰将排水装置堵住；

(4)本发明的融雪装置位于地表层及地表以下，使用方便，无占地费用、无设备房，且无漏电和过电隐患。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种沥青混凝土路面融雪系统的结构框图；

图2为本发明实施例1的融雪装置和排水装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1的融雪装置的结构示意图；

图4为图3所示的融雪装置中发热层的结构示意图；

图5为本发明实施例1的排水装置的结构示意图；

图6为本发明实施例2的监控装置的结构框图；

图7为本发明实施例3的排水沟的结构示意图；

图8为本发明实施例4的排水管的结构示意图。

附图标记说明：1-融雪装置；11-下层；12-发热层；121-第一发热线；122-第一电缆；123——固定格栅；13-地表层；2-排水装置；21-排水沟主体；211-排水孔；212-下水口；213-第二发热线；214-第二电缆；22-排水管；221-第三发热线；222-保温层；223-第三电缆；3-太阳能供电装置；4-路基；5-监控装置；51-红外热成像仪；52-视频监控仪；53-微处理器；54-配电控制箱。

具体实施方式

以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种沥青混凝土路面融雪系统，如图1-3所示，包括融雪装置1、排水装置2和供电装置，在本实施例中，所述供电装置为太阳能供电装置3；所述融雪装置1铺设于路基4上，与太阳能供电装置3电连接；所述排水装置2部分位于路面上，部分位于路面下，与融雪装置1紧密接触；路面上的冰雪经融雪装置1融化后通过排水装置2排入地下。

具体的，所述排水装置2位于路面坡度延伸方向的最低端，使融化的雪水可顺路面坡度方向由高到低流入排水装置，一般来说，排水装置具有多个，可均匀布置于路面一侧或两侧。

如图3所示，所述融雪装置1包括由下至上依次相接的下层11、中间层和地表层13，为了能清楚描述融雪装置1的内部结构，所述地表层13只画出了一部分；所述下层11为沥青混凝土底基层，下层11铺设于路基4之上，所述中间层为发热层12，所述地表层13为沥青混凝土与抗凝冰剂混合层；所述抗凝冰剂主要由橡胶颗粒、抗腐蚀剂、缓释剂、增强剂和无机盐组成，所述橡胶颗粒、抗腐蚀剂、缓释剂、增强剂和无机盐的加入量地表层中沥青混凝土重量的5-10％，其中橡胶颗粒、抗腐蚀剂、缓释剂、增强剂、无机盐的重量比为2-6∶1-3∶1-3∶1-3∶2-6。所述抗腐蚀剂为亚硝酸钠，所述缓释剂为聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯的混合物，其中聚丙烯酸甲酯∶聚丙烯酸乙酯的重量比为1∶1-3；所述增强剂为硅藻土、所述无机盐为氯化钾和氯化镁的混合物，其中氯化钾和氯化镁的重量比为1∶1-6。本发明的融雪装置1的中间层和地表层13均具有融雪作用，在融雪时，首先利用中间层的发热功能使地表的雪融化，但是一旦融雪装置1停止工作，融化的雪水不能及时排出的话，很快会在北方的严寒气候中再次结冰。为了防止融雪装置1停止工作后融化的雪水不能及时排走而导致二次结冰，在地表层13的沥青混凝土中添加了抗凝冰剂，可以防止地表融化的雪水再次结冰，保护路面及行人。本发明所采用的抗凝冰剂无挥发性物质且含量较少，对环境污染较小。

如图4所示，所述发热层12包括第一发热线121、第一电缆122和固定格栅123，所述第一发热线121绑扎在固定格栅123上，所述第一发热线121在固定格栅123上等间距排列，间距为5-20cm，优选10cm；所述固定格栅123由钢筋或纤维状硅酸盐材料制成，所述固定格栅123与融雪装置1的下层11通过射钉固定连接，防止下层11的沥青混凝土层与地表层13发生高温变形和低温开裂；所述第一发热线121由内层的碳纤维层和包裹在碳纤维层外的不锈钢防护网组成，所述第一发热线121与第一电缆122预制为一体，通过其外层的不锈钢防护网与第一电缆122中的接地线连接；所述第一电缆122与太阳能供电装置3连接。本发明采用碳纤维作为发热线，碳纤维发热量高、发热稳定、融雪效果好，无后期人工费和设备维护费，对环境无污染，对路面无损伤；且碳纤维埋置于下层11的沥青混凝土层和地表层13之间，可以防止漏电、过电现象，与结构形成整体的同时消除了静电隐患。

如图5所示，所述排水装置2包括排水沟及位于排水沟下方的排水管22，所述排水沟包括排水沟主体21，所述排水沟主体21设置有排水孔211和下水口212，所述排水孔211可以设置多个，均匀位于地表层13上方，所述排水孔211的上边缘高于地表层(13)3-4cm，下端边缘低于地表层(13)1-2cm，本实施例优选低于地表层2cm；所述下水口212位于路面下，且设置于排水沟主体21的底部，所述下水口212与排水管22连通；所述排水管22的埋深根据各地气温而定，寒冷地区埋深1m以下，严寒地区埋深2m以下，排水管22选用镀锌钢管或铁管制成；排水沟主体21、排水孔211和下水口212尺寸可根据融雪地最大降水量为依据设计。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述融雪系统还包括监控装置5，所述监控装置5包括红外热成像仪51、视频监控仪52、微处理器53和配电控制箱54，所述红外热成像仪51、视频监控仪52、微处理器53均与配电控制箱54电连接，所述配电控制箱54与太阳能供电装置3电连接；所述红外热成像仪51与视频监控仪52用于对路面融雪状况进行成像，成像数据通过无线通信装置55传输给微处理器53，所述微处理器53对成像数据进行处理，并将处理结果传输给配电控制箱54，所述配电控制箱54与融雪装置1连接，所述配电控制箱54根据微处理器53的处理结果控制太阳能供电装置3对融雪装置1供电。

实施例3

如图7所示，本实施例与实施例2的区别在于，所述排水沟主体21底部还设置有第二发热线213，所述第二发热线213部分埋入排水沟主体21内，部分裸露在外并与第二电缆214连接，所述第二电缆214与太阳能供电装置3连接。本实施例在排水沟主体21底部埋置第二发热线213的原因是：在北方严寒地区，冬季的地上气温可达-20℃～-30℃，地下2m以内的区域均在零度以下，雪水进入排水沟后可能再次结冰而将下水口212堵住，因此在排水沟主体21底部的下水口212附近埋置第二发热线213，用于融化排水沟内的冰雪，使排水沟排水通畅。

实施例4

如图8所示，本实施例与实施例3的区别在于，所述排水管22外绑扎有第三发热线221，且在绑扎有所述第三发热线221的排水管22外设置有保温层222，所述第三发热线221部分裸露于保温层222之外并与第三电缆223连接，在绑扎有所述第三发热线221的排水管22外设置保温层222的目的是为了进一步融化冰雪，防止融化的雪水在排水管22内再次结冰。本实施例的保温层222由不可燃材料制成，可选用泡沫混凝土、保温砂浆或保温棉，避免第三发热线221产生的所述第三电缆223与太阳能供电装置3连接。本实施例在排水管22外绑扎有第三发热线221，且高温使保温层222燃烧。

工作时，第一电缆122、第二电缆214和第三电缆223的两端分别连接220V或380V交流电源的正极和负极，电路连通后第一发热线121、第二发热线213和第三发热线221将电能转化成热能，从而加热路面、排水沟和排水管22，在小雪、中雪、大雪、暴雪、冰冻天气下，开启电源就可以满足沥青混凝土路面融雪，并将雪水顺利排走。沥青混凝土路面在降雪前或冰冻发生前启动电源，提前预热。开启电源时间需要根据实际情况选择，沥青混凝土路面融雪化冰开始和结束时刻采用红外热成像仪51和视频监控仪52相结合进行智能监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。