CN111254775A - 一种保温防冻型公路及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保温防冻型公路及其施工方法，属于建筑材料及施工领域，由以下结构由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上：碎石层、水泥稳定层、绝热层、发热层、沥青混凝土层、保温涂料层，并且通过外接太阳能发热，采用硅气凝胶作为衬底，可以有效的解决发热层热量向下地面传输从而导致能耗损失的问题，发热层采用的导热油对太阳能放热有极强的吸收传导效果，可以有效的融化结冰的路面。对寒冷地区道路溶冰具有良好的应用前景。

Description

一种保温防冻型公路及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种保温防冻型公路及其施工方法，属于建筑材料及施工领域。
背景技术
在冬季和早春当温度低于0℃，降雪可能立即冻结在路面上或融化后由于气温降低而在路面形成道路结冰。只要温度不回升至足以使冰层解冻，冰层就将一直坚如磐石，是交通事故的重要祸首目前道路除冰主要采用机械法和化学法。机械法是通过机械装置对道路积冰和压实雪直接作用，主要分冲击破冰、多节鞭抽打除冰、滚轮旋切除冰和铲剁除冰等，但是积冰和压实雪与路面结合紧密，如果除冰机械的力量太小，不能使二者分离，无法干净地清除；力量过大，会损伤道路标记，甚至破坏路面，而且技术水平低，可靠性差，故障多，寿命短。
现有技术中通常采用在结冰路面撒盐的方法来遏止结冰现象的发生。由于区域性结冰路面通常距离较长，人工撒盐效率极低，故道路养护工人通常采用撒盐车实现将盐在路面上喷洒。撒盐车在撒盐时，由于难以做到均匀的将盐粉喷洒在结冰路面上，进而导致部分路面上依然存在残余的小块冰面，这些残余的局部冰面的存在仍然为交通安全带来潜在的安全隐患。进一步的，由于采用撒盐来抑制路面结冰具有一定的时效性，通常能在喷洒后产生一小时左右的遏止结冰的最佳技术效果，且上述遏止效果会在之后的几小时内逐渐消失，如遇持续结冰天气，为满足行车安全的需要还需重复喷洒，因此耗费大量的财力、人力和物力。此外，由于喷洒的通常是工业用盐，自然扩散后对周边土质也会产生一定的不良影响。
发明内容
针对道路路面结冰的问题，本发明提供一种保温防冻型公路及其施工方法，由以下结构由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上：碎石层、水泥稳定层、绝热层、发热层、沥青混凝土层、保温涂料层；
所述碎石层厚度为30-60cm的直径小于5cm的碎石构成；
所述水泥稳定层为混凝土结构，厚度为10-20cm；
所述绝热层厚度为5mm-8mm的硅气凝胶；
所述发热层厚度为5cm，其内含有管径为3cm的导热管，导热管分配于每车道一根且位于每车道中间，采用螺旋槽纹管，导热管选用4070A铝硅合金材料，导热管地面汇合连接于太阳能发热板，导热管内流体为以丙三醇为主复合添加剂为辅的导热油；
所述保温涂料层是将复合有机涂料涂于混凝土层表面得到的。
作为优选所述的导热管内的导热油按照以下组分配比组成：丙三醇80-90份、缓蚀剂2.5份：由浓度为10％的碳酸钠1.5份浓度为10％的硅酸钠1份混合而成；
缓冲剂：1-2份为醋酸和醋酸钠混合溶液、防垢剂：1-2份六偏磷酸钠、消泡剂：2-4份三烷基三聚氰胺组成。
作为优选所述的保温涂料层为复合有机涂料其配方为：水性丙烯酸乳液90-95份、TiB22-5份、海泡石2-5份、硅胶3-8份，消石灰3-5份；双氨丙基八聚六面体笼型倍半硅氧烷3-5份，将向搅拌分散机中加入上述组分，在搅拌分散机的搅拌均匀，1000转/分，搅拌10分钟，形成均匀的混合物。
作为优选，施工方式由以下步骤组成：
(1)铺设碎石层、水泥稳定层将碎石铺设完成后将混凝土与钢筋结构混合得到水泥稳定层；
(2)绝热层：将硅气凝胶完整的铺在水泥稳定层上，控制超出水泥稳定层10-15cm的余量，压实既可；
(3)发热层：将发热管道均匀铺设于绝热层上方，固定于每一车道的中线；
(4)从下至上依次铺设级配碎石层、水泥稳定基层和稳定碎石层；
(5)沥青混凝土层施工：碎石、沥青、混凝土和钢纤维混合拌制得到混合料；将混合料均匀的铺设于发热层上；
(6)保温涂料施工：将上述保温涂层均匀的涂在沥青混凝土层上，厚度1mm-3mm；
(7)将步骤(3)的发热管道连接外部的太阳能发热装置。
本发明的有益效果为：
(1)本发明采用的绝热层采用硅气凝胶作为衬底，可以有效的解决发热层热量向下地面传输从而导致能耗损失的问题。
(2)本发明的发热层采用的导热油对太阳能放热有极强的吸收传导效果，可以有效的融化结冰的路面。
(3)在混凝土层涂抹耐磨的保温涂层可以保持道路表面的热量，从而减少热量像空气中散发。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的实验道路面积为1m2x1m2的测试模型；由以下结构由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上：碎石层、水泥稳定层、绝热层、发热层、沥青混凝土层、保温涂料层；
所述碎石层厚度为50cm的直径小于5cm的碎石构成；
所述水泥稳定层为混凝土结构，厚度为15cm；
所述绝热层厚度为6mm的硅气凝胶；
所述发热层厚度为5cm，其内含有管径为3cm的导热管，导热管分配于每车道一根且位于每车道中间，采用螺旋槽纹管，导热管选用4070A铝硅合金材料，导热管地面汇合连接于太阳能发热板，导热管内流体为以丙三醇为主复合添加剂为辅的导热油；
所述保温涂料层是将复合有机涂料涂于混凝土层表面得到的。
作为优选所述的导热管内的导热油按照以下组分配比组成：丙三醇80-90份、缓蚀剂2.5份：由浓度为10％的碳酸钠1.5份浓度为10％的硅酸钠1份混合而成；
缓冲剂：2份为醋酸和醋酸钠混合溶液、防垢剂：1份六偏磷酸钠、
消泡剂：2份三烷基三聚氰胺组成。
作为优选所述的保温涂料层为复合有机涂料其配方为：水性丙烯酸乳液90份、TiB22份、海泡石5份、硅胶8份，消石灰5份；双氨丙基八聚六面体笼型倍半硅氧烷3份，将向搅拌分散机中加入上述组分，在搅拌分散机的搅拌均匀，1000转/分，搅拌10分钟，形成均匀的混合物。
作为优选，施工方式由以下步骤组成：
(1)铺设碎石层、水泥稳定层将碎石铺设完成后将混凝土与钢筋结构混合得到水泥稳定层；
(2)绝热层：将硅气凝胶完整的铺在水泥稳定层上，控制超出水泥稳定层10-15cm的余量，压实既可；
(3)发热层：将发热管道均匀铺设于绝热层上方，固定于每一车道的中线；
(4)从下至上依次铺设级配碎石层、水泥稳定基层和稳定碎石层；
(5)沥青混凝土层施工：碎石、沥青、混凝土和钢纤维混合拌制得到混合料；将混合料均匀的铺设于发热层上；
(6)保温涂料施工：将上述保温涂层均匀的涂在沥青混凝土层上，厚度3mm；
(7)将步骤(3)的发热管道连接外部的太阳能发热装置。
实施例2
本实施例的实验道路面积为1m2x1m2的测试模型，由以下结构由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上：碎石层、水泥稳定层、绝热层、发热层、沥青混凝土层、保温涂料层；
所述碎石层厚度为60cm的直径小于5cm的碎石构成；
所述水泥稳定层为混凝土结构，厚度为10cm；
所述绝热层厚度为5mmmm的硅气凝胶；
所述发热层厚度为5cm，其内含有管径为3cm的导热管，导热管分配于每车道一根且位于每车道中间，采用螺旋槽纹管，导热管选用4070A铝硅合金材料，导热管地面汇合连接于太阳能发热板，导热管内流体为以丙三醇为主复合添加剂为辅的导热油；
所述保温涂料层是将复合有机涂料涂于混凝土层表面得到的。
作为优选所述的导热管内的导热油按照以下组分配比组成：丙三醇80份、缓蚀剂2.5份：由浓度为10％的碳酸钠1.5份浓度为10％的硅酸钠1份混合而成；
缓冲剂：1份为醋酸和醋酸钠混合溶液、防垢剂：1份六偏磷酸钠、消泡剂：2份三烷基三聚氰胺组成。
作为优选所述的保温涂料层为复合有机涂料其配方为：水性丙烯酸乳液90-95份、TiB22-5份、海泡石2-5份、硅胶3-8份，消石灰3-5份；双氨丙基八聚六面体笼型倍半硅氧烷3-5份，将向搅拌分散机中加入上述组分，在搅拌分散机的搅拌均匀，1000转/分，搅拌10分钟，形成均匀的混合物。
作为优选，施工方式由以下步骤组成：
(1)铺设碎石层、水泥稳定层将碎石铺设完成后将混凝土与钢筋结构混合得到水泥稳定层；
(2)绝热层：将硅气凝胶完整的铺在水泥稳定层上，控制超出水泥稳定层10-15cm的余量，压实既可；
(3)发热层：将发热管道均匀铺设于绝热层上方，固定于每一车道的中线；
(4)从下至上依次铺设级配碎石层、水泥稳定基层和稳定碎石层；
(5)沥青混凝土层施工：碎石、沥青、混凝土和钢纤维混合拌制得到混合料；将混合料均匀的铺设于发热层上；
(6)保温涂料施工：将上述保温涂层均匀的涂在沥青混凝土层上，厚度2mm；
(7)将步骤(3)的发热管道连接外部的太阳能发热装置。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：施工过程中不加入衬底的硅气凝胶，导热管内流体为丙三醇。其余同实施例1
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：沥青混凝土层表面不涂抹保温涂料。其余施工步骤同实施例1。
将上述实施例1-4的实验模型置于-8℃浇水至冰层厚度为5cm,太阳能集热板与实验模型均置于相同的温度，光照强度下，光照强度为500lx，进行实验测试，分别测试其表面温度，观察道路表面融冰状况。记录1h、3h、5h、7h、9h、具体实验结果见下表1、表2。
表1
Figure BDA0002370893610000081
表2
Figure BDA0002370893610000082
从以上实施例可以看出：采用的绝热层采用硅气凝胶作为衬底，可以有效的解决发热层热量向下地面传输从而导致能耗损失的问题，发热层采用的导热油对太阳能放热有极强的吸收传导效果，可以有效的融化结冰的路面。在混凝土层涂抹耐磨的保温涂层可以保持道路表面的热量，从而减少热量像空气中散发。

Claims (4)

1.一种保温防冻型公路，其特征在于，由以下结构由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上：碎石层、水泥稳定层、绝热层、发热层、沥青混凝土层、保温涂料层；
所述碎石层厚度为30-60cm的直径小于5cm的碎石构成；
所述水泥稳定层为混凝土结构，厚度为10-20cm；
所述绝热层厚度为5mm-8mm的硅气凝胶；
所述发热层厚度为5cm，其内含有管径为3cm的导热管，导热管分配于每车道一根且位于每车道中间，采用螺旋槽纹管，导热管选用4070A铝硅合金材料，导热管地面汇合连接于太阳能发热板，导热管内流体为以丙三醇为主复合添加剂为辅的导热油；
所述保温涂料层是将复合有机涂料涂于混凝土层表面得到的。
2.根据权利要求1所述的保温防冻型公路其特征在于，所述的导热管内的导热油按照以下组分配比组成：丙三醇80-90份、缓蚀剂2.5份：由浓度为10％的碳酸钠1.5份浓度为10％的硅酸钠1份混合而成、缓冲剂：1-2份为醋酸和醋酸钠混合溶液、防垢剂：1-2份六偏磷酸钠、消泡剂：2-4份三烷基三聚氰胺组成。
3.根据权利要求1所述的保温防冻型公路，其特征在于，所述的保温涂料层为复合有机涂料其配方为：水性丙烯酸乳液90-95份、TiB22-5份、海泡石2-5份、硅胶3-8份，消石灰3-5份；双氨丙基八聚六面体笼型倍半硅氧烷3-5份，将向搅拌分散机中加入上述组分，在搅拌分散机的搅拌均匀，1000转/分，搅拌10分钟，形成均匀的混合物。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的保温防冻型公路的施工方法，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)铺设碎石层、水泥稳定层将碎石铺设完成后将混凝土与钢筋结构混合得到水泥稳定层；
(2)绝热层：将硅气凝胶完整的铺在水泥稳定层上，控制超出水泥稳定层10-15cm的余量，压实既可；
(3)发热层：将发热管道均匀铺设于绝热层上方，固定于每一车道的中线；
(4)从下至上依次铺设级配碎石层、水泥稳定基层和稳定碎石层；
(5)沥青混凝土层施工：碎石、沥青、混凝土和钢纤维混合拌制得到混合料；将混合料均匀的铺设于发热层上；
(6)保温涂料施工：将上述保温涂层均匀的涂在沥青混凝土层上，厚度1mm-3mm；
(7)将步骤(3)的发热管道连接外部的太阳能发热装置。
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