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碳纤维—玻璃纤维格栅的性能及其在融雪化冰路面中的应用研究
| 论文题名： | 碳纤维—玻璃纤维格栅的性能及其在融雪化冰路面中的应用研究 |
| 关键词： | 路面养护;碳纤维-玻璃纤维格栅;电热融雪法;车辙试验 |
| 摘要： | 在现有电热融雪法研究基础上，研究性价比较高的碳纤维－玻璃纤维格栅导电体。首先研究了碳纤维－玻璃纤维格栅中不同编织方案对格栅力学性能的影响；再根据道路融雪化冰电功率要求，研究碳纤维－玻璃纤维格栅中导电体的接线布置及融雪化冰路面结构方案；最后对铺设的碳纤维－玻璃纤维格栅路面进行现场融雪化冰试验和车辙试验。得到以下结论： (1)根据单组纤维束拉伸试验，碳纤维－玻璃纤维格栅中纤维束的拉伸断裂强力不仅受不同纤维束细度的影响，而且还受不同涂层材料影响。确定格栅的经向纤维材料为碳纤维和玻璃纤维的混合体，细度为1600tex(CF)+2200tex(GF)；纬向纤维材料为纯玻璃纤维，细度为4400tex。格肋测试试验和计算结果表明，此碳纤维-玻璃纤维格栅的抗拉强度满足国家标准GB/T21825-2008的要求。 (2)根据碳纤维-玻璃纤维格栅应用在路面中融雪化冰的电功率要求，推导了电功率与格栅中碳纤维本身的线电阻、格栅网孔、幅宽和单位发热区域内的碳纤维束根数的定量关系，以此可确定不同电功率要求下的碳纤维接线方案。将格栅铺设在沥青混凝土路表面下5cm，可以保证加热过程中路表面的温度能较快升到0℃以上。同时电热过程中电阻基本保持不变。 (3)制作了碳纤维-玻璃纤维格栅融雪化冰路面模型，利用此路面模型进行室外融雪试验。可见，导电体通电之后可达到融雪的目的。碳纤维-玻璃纤维格栅铺设到沥青混凝土路面中可以提高路面的动稳定度，加强路面的稳定性。在车载情况下，碳纤维-玻璃纤维格栅中导电体电阻基本上没有变化，从而可为融雪过程加热升温提供较稳定的功率。 本研究为道路融雪化冰提供了一种安全可靠的、绿色的、施工简单的新方法，对碳纤维-玻璃纤维格栅的研发和工程应用有指导意义。 |
| 作者： | 祁显宽 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 孙明清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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