专利名称：水泥混凝土桥面融雪化冰的电热法的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域，涉及一种用于冬季水泥混凝土桥面融雪化冰的电 热法，所用的主要电热材料为碳纤维加热线。
技术背景目前，世界各国主要通过撒盐(NaCl,CaC12)来融化冰雪,撒盐法给混凝土路面 结构和环境带来了许多负面效应,主要表现为钢筋钢纤维锈蚀、路面剥蚀破坏、 腐蚀排水管道和破坏土壤生态环境等问题。其他融雪化冰方式有机械式方法， 即使用人工或机械车辆通过铲推的方式来完成，需要大量人力、物力和装备， 属滞后操作需一定时间才能使交通恢复正常；使用地热管法，该方法是通过管 道将地热传到地表，缺点是安装和建造加热管道的复杂性。红外加热灯法，即 使用红外灯加热，该方法因为升温过于迟缓且受到外部风向的影响；利用太阳 能融雪化冰施工难度大成本高且不易维护；利用发热电缆给路面融雪化冰，线 缆成本较高；还有将钢纤维及石墨掺入混凝土，制备导电混凝土融雪化冰，存 在的问题是钢纤维生锈会使导电混凝土电阻升高，影响融雪化冰效果，混凝土 路面中的钢纤维若伸出路面容易将轮胎轧破，这在高速公路或机场是相当危险 的，另外钢纤维石墨导电混凝土中惨加石墨量太大会影响混凝土的力学性能， 石墨掺量太小又影响导电性能；另外一种导电混凝土是将碳纤维掺入混凝土中， 存在问题是纤维掺量过小不能满足导电性要求，过大则容易结团不能分散均匀， 而且导电混凝土路面持续性碾压后存在变形及裂缝均会使电阻率升高，影响融 雪化冰效果，此外导电混凝土普遍存在的问题是融雪化冰效率较低。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种用于冬季水泥混凝土桥面融雪化冰的 电热法。本发明解决技术问题所采用的技术方案在水泥混凝土桥面距面层2 3cm深度位置埋置电热层。电热层由钢筋网(或 钢丝网)及碳纤维加热线组成。碳纤维加热线采用12k或24k硅胶外皮碳纤维 加热线。碳纤维加热线采用并联方式连接，单方向缠绕在钢筋网(或钢丝网) 上，钢筋网(或钢丝网)起架立传热作用，加热线接头用金属片夹紧并用螺丝 固定在电极上，电极为有孔的带状钢板，与架立钢筋保持一定距离。带状钢板 分别连接导线后用PVC管导出连接电源。加热线与钢板及钢板与导线连接处均 用耐高温绝缘胶带包裹。单根加热线加载最大电流值不应超过1.8A。融雪化冰 的开始时刻需要人工控制，中间通断电工作状态由控制电路完成，最终结束时 刻为人工控制。融雪化冰选择开始通电时刻有三种类型提前预热式、实时融 雪式、及雪后融化式。选择开启时刻根据实际需要而定。通断电控制开关由智 能温湿度显示控制仪与交流接触器构成。当桥面温度低于设定的融雪化冰最低 温度值，同时桥面湿度高于设定的最大值时，控制电路开启；当桥面温度高于 设定的融雪化冰最高温度值，或桥面湿度低于设定的最小值时，控制电路断开。 根据不同需要，加热线布置方式可采取单向车道布置或双向车道布置。加热线 间距及每平米输出功率设计由当地冬季平均最低气温及平均降雪厚度决定。一 般情况选取加热线间距应在3 10cm，每平米输出功率应为250 1000W。本发明的有益效果是冬季可以及时有效融化桥面冰雪，保持交通畅通，保障 行人安全，施工运行维护成本低，热转化效率高，环保经济，操作简单、安全 可靠。
图l是本发明的电热层结构图。图2是本发明碳纤维丝端点与钢板连接细部结构图。 图3是本发明的电路原理图。图中l碳纤维加热线；2钢筋网或钢丝网；3带状钢板；4连接点；5导线； 6金属垫片；7螺丝；8数显仪；9温湿度传感器；IO交流电源；ll交流接触器; 12交流调压器；13混凝土发热板；14手动开关。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。在图1图2中碳纤维加热线1单向缠绕在捆扎或焊接的钢筋网(或钢丝网) 2上，做电极用的钢板3事先打孔直径6mm，选择螺丝型号为M6，将金属垫片 6套在螺丝7上，再将碳纤维加热线外层拨除，将裸露在外的碳纤维丝缠绕于螺 丝7上，螺丝穿过钢板3用螺母拧紧，加热线被挤压在金属垫片6与钢板3之 间。注意固定好的接头应尽量避免裸露的碳纤维丝暴露在金属垫片之外，应 将部分碳纤维加热线外皮挤压在钢板及金属垫片内，并应控制螺丝拧紧的力度， 以免碳纤维加热线外皮破裂。钢筋网(或钢丝网)2与做电极用钢板3固定好 后应保持一定间距，控制在3 5cm以外，避免电流从钢筋网流过造成短路。为 保证用电安全，应将固定好加热线接头的带状钢板3外层均匀涂刷绝缘漆。在图3中试件13表面放置温度湿度传感器9，传感器9接入温湿度显示控 制仪8输入端，由温湿度显示控制仪8输出端接出报警线路连接交流接触器11， 电源输入10为220V交流电，交流接触器11输出电压通过交流调压器12降压 后给试件13加以合适的电压值。融雪化冰开始首先闭合手动开关14，当温湿度 传感器返回温度报警值低于最低温度下限值，并且湿度报警值高于最高湿度上限值时，电路开启，发热混凝土板13开始加热；当温湿度传感器返回温度报警 值高于最高温度上限值，或者湿度报警值低于最低湿度下限值时，电路断开， 发热混凝土板13停止加热。当整个融雪化冰过程结束后，手动开关14断开。
权利要求
1.水泥混凝土桥面融雪化冰的电热法，其特征是在水泥混凝土桥面距表层2～3cm处埋置电热层，电热层的电热材料为碳纤维加热线(1)。
2. 根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面融雪化冰的电热法，其特征是碳纤维加热线(1 )选用12k或24k硅胶外皮加热线，采用并联铺设，间距3 10cm， 用钢筋网或钢丝网(2)架设，两端用带状钢板(3)作电极，碳纤维加热线端 部与电极(3)用螺丝(7)固定，碳纤维加热线工作电流不超过1.8A，路面铺 装功率250 1000W/m2。
3. 根据权利要求1所述的水泥混凝土桥面融雪化冰的电热法，其特征是通过水泥混凝土桥面的温湿度传感器(9)返回的信号，对电路实现通断电控制，根据环境及具体情况需要调节温湿度报警值实现通断电时长的控制。
全文摘要
本发明公开了一种水泥混凝土路面融雪化冰的电热法。其特征是电热层布置在距路面2～3cm处，所用的主要电热材料为12k或24k硅胶外皮碳纤维加热线，碳纤维加热线采用并联铺设，间距3～10cm，并用钢筋网(或钢丝网)架设，两端用带状钢板作电极，碳纤维加热线端部与电极用螺丝固定。碳纤维加热线工作电流不超过1.8A，路面铺装功率250～1000W/m<sup>2</sup>。融雪化冰控制电路是通过水泥混凝土路面的温湿度传感器返回的信号，对电路实现通断电控制，根据环境及具体情况需要调节温湿度报警值实现通断电时长的控制。本发明的效果和益处是冬季可以及时有效融化路面冰雪，保持交通畅通，保障行人安全，施工运行维护成本低，热转化效率高，环保经济，操作简单、安全可靠。
文档编号E01C11/26GK101235621SQ20071015931
公开日2008年8月6日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者吴智敏, 李德月, 李松辉, 王松根, 赵宏明, 车广杰 申请人:大连理工大学;山东省交通厅公路局;山东省公路桥梁检测中心