[发明专利]智能控温防冻桥面

说明书

技术领域

本发明涉及一种防冻桥面。

背景技术

随着我国国民经济的日益发展，我国的道路交通系统日益完善，路网中的桥梁也越来越多。道路是一个国家的经济命脉，道路的畅通与经济发展和人们的基本生活密不可分，而桥梁是道路的咽喉。寒冷的雨雪天气容易导致路面冰冻，特别是桥面，因桥面下是水域或者悬空，比道路的温度通常低些。特别是桥面结冰冻滑的交通事故给道路畅通和行车安全带来了严重的影响，据统计，15％左右的交通事故与道路积雪有关，不仅人员伤亡损失惨重，而且造成交通堵塞，加重交通负担；高速公路关闭，人们出行受到影响，商品货物无法正常运输，造成巨大的经济损失。北方地区冬季漫长，一年有近5个月的时间是冰冻期，南方地区一年也有近1个月的冰冻期。2011年1月1日～10日，湖南、湖北、江西、贵州、四川、云南、广西大范围出现冰冻灾害，贵州有70县(市、区)出现冻雨，贵阳1日至2日发生交通事故858起3人死亡；江西先后有75个县市出现了雪或雨夹雪天气，杭瑞高速景婺黄段10分钟内发生3起车祸，造成7人死亡；湖南62县市出现冰冻，部分高速公路和国省干线公路交通中断，湖南境内往贵州方向车辆滞留约6公里；云南境内堵车路段数十公里。难忘2008年1月-2月期间连续20天湖南等南方城市的冰灾，停水停电，出行的人们被困在车站或高速公路，交通几乎瘫痪，政府付出巨大的财力、人力、物力，湖南益阳公路部门养路员工全体出动，每天投入50多万元进行机械除冰，抛洒工业盐1500多吨，铺设草袋64000多条，长沙万名城管人员上路对全市主要道路、高架桥、立交桥等地段抛撒工业盐几千吨，铺设草袋几万条，杭州向高速公路撒下10万吨盐。人员伤亡、交通中断带来的经济损失更是难以估量。

为了避免或减少冰冻灾害造成的此类严重影响，急需采取有效的应对措施。目前广泛采用的化学融雪方法(即撤盐或者其他化合物)有许多负面效应：需要耗费大量人力物力；混凝土受到盐的侵蚀，冻融循环次数不多的情况下极易造成混凝土剥落；钢筋锈蚀、剥蚀桥面及隔离墩.融雪盐的使用已在世界范围内造成严重危害并带来巨大经济损失，而且撒盐主要是针对冰雪路面，为路面除冰。但是，由于路面特别是桥面结冰冻滑的交通事故大多数发生在路面结冰初期，撒盐是在路面结冰之后进行的补救措施。因此寻求其他形式的融雪化冰方法具有非常重要的现实意义。热力学融雪法原理简单而且不会造成污染，成为路面融雪化冰措施之一。热力学法用于路面融雪化冰的研究先后经历了采用地热、太阳能蓄热系统等技术；但地热法安装和建造加热管道比较复杂，而且受到地域条件的限制，太阳能蓄热系统成本过高，使这几种融雪技术在实际工程应用中受到限制，况且对桥面来说，因桥下是悬空的，采用地热或太阳能蓄热更难以实现。寻找安全、理想以及工程适用的热源成为热力学融雪方法的关键。利用发热电缆进行融雪化冰热量可以保证，是一种安全、可靠的融雪化冰手段。但目前的发热电缆都是进口的，价格昂贵，维护不便，国产的质量尚未完全过关，并且加热电缆之间绝不能在任何地方有相互接触，交叉或者重叠的情况，这将造成加热电缆产生过热造成损坏，另外电缆铺设桥面之下，随着桥面的破损，电缆容易断，单独设立变压器供电，变压器的利用率不高，大部分时间处于闲置状态，工程造价太高。目前还提出了一种电热除冰化雪的新材料-导电混凝土，但导电混凝土的研究和应用存在以下两个关键问题，需要进一步研究解决：1)对颗粒状或粉末状的石墨粉、碳粉、焦碳及钢屑等导电材料，由于其长径比小，当掺量较小时，导电材料难以相互接触，不能形成良好的导电网络，故其导电性能差；当掺量较大时，一方面由于碳黑、焦碳等自身强度较低，另一方面由于导电材料的吸水性，将加大混凝土拌和时的需水量，使混凝土的强度大幅降低，难以满足土木工程对力学强度的需要。对碳纤维，虽然掺量较低时即可形成导电网络，但由于纤维搭接的接触面较小，因此其电导率低，需加大纤维的掺量才能改善其导电性能。而过高的纤维含量将使纤维在搅拌时结团成束，难以分散；在成型时易引入大量的气泡，使混凝土强度降低。而对于钢纤维，由于其直径较粗，当纤维掺量较低时，难以形成相互搭接的导电网络，导电性能差；但纤维掺量高时，其工作性又差，采用常规方法很难施工。因此，目前研究的导电混凝土难以较好地兼顾力学与导电这两方面性能的要求。2)导电混凝土的造价普遍较高。特别是石墨、碳纤维等导电组分材料价格昂贵，使其造价远远高于普通混凝土，将近普通混凝土的5倍。上述两个因素严重制约了导电混凝土在实际工程中的大量推广应用。因此寻求一种经济的、环保无污染的、热稳定性好、控制方便、工程上可行的、适合桥面预防积雪结冰的方法具有非常重要的现实意义。

发明内容