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轻集料导电混凝土路面融雪化冰性能研究
| 论文题名： | 轻集料导电混凝土路面融雪化冰性能研究 |
| 关键词： | 混凝土路面;轻集料导电混凝土;融雪化冰性能;公路养护 |
| 摘要： | 如何解决冬季路面结冰积雪是我国寒区冬季公路养护中存在的普遍问题，当前环保问题受到全世界的广泛关注，冬季大量融雪剂的使用不仅给路面及基础设施造成了严重破坏，也给环境带来了巨大的负面影响。因此，应运而生了多种环保经济节能的融雪化冰方式而，热融雪方式成为人们青睐的对象之一。 本课题主要通过实验研究及有限元数值方法对轻集料导电混凝土融雪化冰系统进行了研究，对路面结构温度分布、升温规律、稳定性及融雪化冰效率进行了实验研究和数值模拟分析，对各种不同环境及不同功率作用下融雪化冰的可行性进行探讨。并在此基础上初步提出了能实时融雪化冰的节能控制系统，向高效、节能、环保的方向发展。本文主要结论： 1)通过采用电功率300W/m2、400W/m2、500W/m2和600W/m2的化冰实验，比较了轻集料导电混凝土的升温及化冰效率，结果显示环境温度分别为-10℃～-5℃、-15℃～-10℃、-20℃～-15℃时，导电混凝土层基本满足要求的输入电功率分别不小于400 W/m2、500 W/m2、600 W/m2。 2)对比了含碳纤维格栅的混凝土与导电混凝土路面结构的升温及化冰效率，升温过程中两者均具有较稳定的电阻，能够为升温及化冰提供稳定电功率。通过不同功率作用发现，含碳纤维格栅的混凝土结构在同功率作用下升温速度略高。 3)通过导电混凝土大板的室外实验，在300W/m2的电功率作用下，结果表明使结构表面温度维持2～3℃可以达到实时融雪需要。 4)利用有限元软件ANSYS对导电混凝土路面结构的化冰过程进行了模拟，将计算结果与实验结果进行了对比分析，结果与实验结果基本吻合，表明通过模拟计算可以进一步优化结构设计，并且能够预测达到指定升温及化冰效果所需时间。 5)通过对有无隔热层；在导电混凝土上层设置普通混凝土或沥青混凝土等不同形式的路面结构的化冰模拟，发现影响路面结构升温速度和温度分布的几个主要因素：隔热层的设置；在导电混凝土上层设置的普通或沥青混凝土的材料选择在厚度设计对结构的传热及化冰效率都产生很大影响。因此可通过模拟手段对多种材料及结构设计进行计算，设计出低成本、优性能的路面结构。 通过本课题的研究，对轻集料混凝土道路路面结构设计及材料选择都有重要的指导意义，这种融雪化冰方式的选择，不但有助于冬季道路畅通和行车安全，而且还将降低除冰盐的使用及减少除冰盐给混凝土结构和环境所带来的负效应。 |
| 作者： | 陈龙 |
| 专业： | 固体力学 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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