RU2280727C1

RU2280727C1 - Deicing paving and road structure

Info

Publication number: RU2280727C1
Application number: RU2005118816/03A
Authority: RU
Inventors: Искендер Жавитович Хусаинов (RU); Искендер Жавитович Хусаинов; Денис Владимирович Долгов (RU); Денис Владимирович Долгов; Елена Сергеевна Пшеничникова (RU); Елена Сергеевна Пшеничникова; нов Феликс Нигматз нович Шакирз (RU); Феликс Нигматзянович Шакирзянов
Original assignee: Искендер Жавитович Хусаинов; Денис Владимирович Долгов; Елена Сергеевна Пшеничникова; Феликс Нигматзянович Шакирзянов
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-07-27

Abstract

FIELD: road building, particularly methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather.

SUBSTANCE: deicing grid comprises base having cellular structure and made of non-conductive material and heating members connected to the base and forming electrical circuit connected to power source. Heating members may conduct current and are arranged in each stiffening rib of cellular structure so that heating members and stiffening ribs create thermal grid. Road structure has ground base and deicing paving located on the base. The deicing paving is provided with load-bearing coating of bituminous concrete, concrete and/or asphalt.

EFFECT: reduced power inputs due to direct paving surface heating.

5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к строительству дорог, а более точно касается строительства противогололедных покрытий, в том числе при дорожном строительстве тротуаров и/или проезжей части.The invention relates to the construction of roads, and more specifically relates to the construction of anti-icing coatings, including the road construction of sidewalks and / or roadways.

Известны шероховатые дорожные покрытия.Rough road surfaces are known.

Известно шероховатое дорожное покрытие, содержащее шероховатый щебеночный слой, нанесенный на рулонный материал, который затем наклеивают на дорожное полотно материалом шероховатого слоя вверх (патент Великобритании №1545471, МКИ Е 01 С 11/24, 1979).It is known a rough road surface containing a rough gravelly layer coated on a roll material, which is then glued onto the roadway with a rough layer material upward (UK patent No. 1545471, MKI E 01 C 11/24, 1979).

Известно шероховатое дорожное покрытие, содержащее шероховатый щебеночный слой, уложенный на слой распределенного по покрытию вяжущего. Щебеночный слой выполнен по ширине дорожного полотна составным из продольных полос с переменной по полосам прочностью по износу с последовательным уменьшением прочности в стороны от полос наката.A rough road surface is known, containing a rough crushed stone layer laid on a layer of a binder distributed over the coating. The crushed stone layer is made across the width of the roadway with a composite of longitudinal strips with a variable strip strength for wear with a consequent decrease in strength to the side of the strip.

Известно противогололедное покрытие преимущественно зимних ледяных дорог в виде цилиндрических лунок, расположенных на ледяной поверхности в шахматном порядке, наклоненных в сторону движения транспортных средств и заполненных крупнозернистным песком (авт. св. СССР №1087603, опубл. 1984 г.).It is known that ice cover is predominantly winter ice roads in the form of cylindrical holes located staggered on the ice surface, tilted in the direction of movement of vehicles and filled with coarse sand (ed. St. USSR No. 1087603, publ. 1984).

Известно дорожное покрытие, содержащее несущий слой, основание, электронагреватель, размещенный между несущим слоем и основанием, и систему электропитания нагревателя (патент РФ №2114240, МКИ Е 01 С 11/26, опубл. 1998 г.). Несущий слой покрытия выполнен из отдельных плит, каждая из которых имеет выемку со стороны основания, а электронагреватель выполнен в виде плоских панелей, каждая из которых размещена в выемке соответствующей плиты, при этом между панелью и основанием размещен тепловой экран, например, в виде тепломата в обкладках из стеклопластика.Known pavement containing a carrier layer, a base, an electric heater located between the carrier layer and the base, and a power supply system of the heater (RF patent No. 2111440, MKI E 01 11/26, publ. 1998). The carrier layer of the coating is made of separate plates, each of which has a recess on the side of the base, and the electric heater is made in the form of flat panels, each of which is placed in the recess of the corresponding plate, while a heat shield is placed between the panel and the base, for example, in the form of a heat exchanger in fiberglass facings.

Известна дорожная конструкция, содержащая противогололедное устройство, размещенное под проезжей частью и тротуаром, в теле земляного полотна (авт. св. СССР №1779701, МКИ Е 01 С 11/26, опубл. 1992). Противогололедное устройство имеет объединенные в секции нагревательные элементы. При этом каждый элемент выполнен в виде цилиндрического изолятора с расположенными по торцам электродами и заполнен угольной массой, а каждая секция соединена с источником питания через ключевой элемент, управляющий вывод которого связан с выходом распределительного щита, работающего по принципу бегущей волны.Known road structure containing a deicing device, placed under the roadway and sidewalk, in the body of the subgrade (ed. St. USSR No. 17979701, MKI E 01 11/26, publ. 1992). The anti-icing device has heating elements integrated in the sections. Moreover, each element is made in the form of a cylindrical insulator with electrodes located at the ends and filled with coal mass, and each section is connected to the power source through a key element, the control output of which is connected to the output of a switchboard operating on the principle of a traveling wave.

Известное техническое решение нагревает тело земляного полотна, что требует значительных энергозатрат и поэтому мало экономично. Кроме того, снижается срок службы дорожного покрытия, так как возникают собственные температурные напряжения, приводящие к образованию температурных трещин.The known technical solution heats the body of the subgrade, which requires significant energy consumption and therefore is not economical. In addition, the service life of the road surface is reduced, since its own temperature stresses arise, leading to the formation of temperature cracks.

Задачей предлагаемого изобретения является создание противогололедных покрытий, предотвращающих образование гололеда и являющихся технологичными и экономичными.The objective of the invention is the creation of anti-icing coatings that prevent the formation of ice and are technological and economical.

Техническим результатом является снижение энергозатрат за счет нагрева непосредственно поверхности.The technical result is to reduce energy consumption by directly heating the surface.

Другим техническим результатом является увеличение срока службы дорожного покрытия за счет предотвращения образования температурных трещин дорожного полотна вследствие сборной (блочной) конструкции противогололедного покрытия.Another technical result is to increase the service life of the road surface by preventing the formation of temperature cracks in the roadbed due to the prefabricated (block) structure of the anti-icing coating.

Поставленная задача решается тем, что противогололедное покрытие содержит основание и взаимосвязанные с основанием нагревательные элементы, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику электроэнергии, при этом основание выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала, а нагревательные элементы выполнены токопроводящими, размещены в каждом ребре жесткости ячеистой структуры и образуют с ребрами жесткости ячеистой структуры терморешетку.The problem is solved in that the anti-icing coating contains a base and heating elements interconnected with the base, forming an electric circuit connected to an electric power source, the base being made in the form of a prefabricated cellular structure made of non-conductive material, and the heating elements are made conductive, placed in each stiffener cellular structure and form a heat grate with stiffening ribs of the cellular structure.

Целесообразно, чтобы нагревательные элементы были бы размещены по меньшей мере через одно ребро жесткости ячеистой структуры.It is advisable that the heating elements would be placed through at least one stiffener of the cellular structure.

Целесообразно также, чтобы в ребрах жесткости ячеистой структуры были выполнены отверстия для размещения в них токопроводящих нагревательных элементов.It is also advisable that holes in the stiffeners of the cellular structure are made to accommodate conductive heating elements.

Ребра жесткости ячеистой структуры могут быть выполнены перфорированными.The stiffening ribs of the cellular structure can be perforated.

Также целесообразно, чтобы ячеистая структура была выполнена с возможностью обеспечения стока воды с противогололедного покрытия.It is also advisable that the cellular structure was configured to provide a flow of water from the anti-icing coating.

Поставленная задача решается также тем, что дорожная конструкция содержит грунтовое основание и расположенное на нем противогололедное покрытие, которое содержит собственное основание и взаимосвязанные с собственным основанием нагревательные элементы, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику электроэнергии, при этом собственное основание выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала, а нагревательные элементы выполнены токопроводящими, размещены в каждом ребре жесткости ячеистой структуры и образуют с ячейками основания терморешетку, при этом ячейки и терморешетка покрыты несущим покрытием из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.The problem is also solved by the fact that the road structure contains a soil base and an anti-icing coating located on it, which contains its own base and heating elements interconnected with its own base, forming an electric circuit connected to an electric power source, while its own base is made in the form of a prefabricated cellular structure of non-conductive material, and the heating elements are made conductive, placed in each stiffener of the cellular structure and form a thermal grid with the base cells, while the cells and thermal grid are coated with a bearing coating of asphalt concrete or concrete and / or asphalt.

Предлагаемое изобретение поясняется описанием и чертежами, на которых:The invention is illustrated by the description and drawings, in which:

Фиг.1 - противогололедное покрытие согласно изобретению;Figure 1 - anti-icing coating according to the invention;

Фиг.2 - противогололедное покрытие согласно изобретению;Figure 2 - anti-icing coating according to the invention;

Фиг.3 - принципиальная электрическая схема последовательного соединения ячеек терморешетки;Figure 3 - circuit diagram of the serial connection of the cells of the thermal grid;

Фиг.4а, фиг.4б - принципиальная электрическая схема питания противогололедного покрытия от электрической сети однофазного тока;Figa, figb - circuit diagram of the power supply anti-icing coating from an electric network of a single-phase current;

Фиг.5 - принципиальная электрическая схема питания противогололедного покрытия от электрической сети трехфазного тока.5 is a circuit diagram of a power supply of anti-icing coating from an electric network of three-phase current.

Фиг.6 - дорожная конструкция согласно изобретению.6 is a road construction according to the invention.

Противогололедное покрытие (фиг.1 и фиг.2) содержит основание 1, которое выполнено в виде ячеистой структуры из непроводящего материала.Deicing coating (figure 1 and figure 2) contains a base 1, which is made in the form of a cellular structure of non-conductive material.

В ребрах жесткости 3 ячеек 2 ячеистой структуры размещены токопроводящие нагревательные элементы 4, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику энергии 5, и образующие с ячейками 2 основания 1 терморешетку.In the stiffening ribs 3 cells 2 of the cellular structure are placed conductive heating elements 4, forming an electric circuit connected to an energy source 5, and forming a grid with cells 2 of the base 1.

Ребра жесткости 3 могут быть сплошными (фиг.1) или содержать отверстия 6 (фиг.2), или быть выполнены перфорированными.The ribs 3 can be continuous (figure 1) or contain holes 6 (figure 2), or be perforated.

В качестве непроводящего материала для ребер жесткости могут быть использованы материалы, например полиэтилен или полипропилен, или полиэфир.As non-conductive material for the stiffeners can be used materials, for example polyethylene or polypropylene, or polyester.

Нагревательные элементы 4 могут быть впрессованы в ребро жесткости 3 (фиг.1) или размещены в них путем протягивания через отверстия 6 или перфорацию (фиг.2).The heating elements 4 can be pressed into the stiffener 3 (figure 1) or placed in them by pulling through holes 6 or perforation (figure 2).

Для нагревательных элементов используют стальную анодированную ленту или ленту из нихрома в виде пучка или одной проволоки. Количество устанавливается теплотехническими расчетами.For heating elements use anodized steel tape or nichrome tape in the form of a bundle or a single wire. The quantity is set by thermal engineering calculations.

Нагревательные элементы 4 могут быть размещены в каждом ребре жесткости 3. Однако для равномерности нагрева можно размещать нагревательные элементы через одно ребро жесткости. Можно размещать нагревательные элементы и через большее число ребер жесткости при необходимости снижения риска замыкания нагревательных элементов.The heating elements 4 can be placed in each stiffener 3. However, for uniform heating, it is possible to place the heating elements through one stiffener. You can place the heating elements through a larger number of stiffeners, if necessary, to reduce the risk of short circuit of the heating elements.

Ячейки 2 могут быть выполнены различной формы в виде объемных сот, квадратов, ромбов и т.д., что определяют дизайнерскими и технологическими задачами и возможностями.Cells 2 can be made of various shapes in the form of volumetric cells, squares, rhombs, etc., which are determined by design and technological tasks and capabilities.

Ячеистая структура может содержать в любой комбинации сплошные ячейки 7 или ячейки 8, полость которых наполнена заполнителем. В качестве заполнителя может быть использован щебень различной фракции, песок, песчано-гравийная смесь, местный грунт, бетон, асфальтобетон и т.п.The cellular structure may contain in any combination solid cells 7 or cells 8, the cavity of which is filled with aggregate. As aggregate, crushed stone of various fractions, sand, sand and gravel, local soil, concrete, asphalt concrete, etc. can be used.

Электрическая схема подсоединения ячеек 2 к источнику энергии 5 может быть параллельной (фиг.1) или последовательной (фиг.3).The electrical circuit for connecting the cells 2 to the energy source 5 can be parallel (Fig. 1) or serial (Fig. 3).

Принципиальная схема последовательного соединения ячеек 2 с перфорацией в терморешетки иллюстрируется (фиг.3).Schematic diagram of the serial connection of cells 2 with perforation in the thermal grid is illustrated (figure 3).

Противогололедные покрытия, имеющие малые поверхности, например площадки перед входом в здания, могут содержать основание 1 из одной секции с электрическим сопротивлением R_э и питанием от сети однофазного тока с ручным регулятором тока (9) (фиг.4а) или с автоматическим регулятором тока (10) (фиг.4б), где задающим элементом является датчик температуры (11), располагаемый внутри ячеистой структуры основания 1.Anti-icing coatings having small surfaces, for example, platforms in front of the entrance to buildings, may contain a base 1 of one section with electrical resistance R _e and powered by a single-phase current network with a manual current regulator (9) (Fig. 4a) or with an automatic current regulator ( 10) (figb), where the driving element is a temperature sensor (11) located inside the cellular structure of the base 1.

Противогололедные покрытия, имеющие большие поверхности, могут содержать основание 1, выполненное в виде сборки из нескольких секций, каждая из которых имеет электрическое сопротивление R_э(фиг.5).Deicing coatings having large surfaces may contain a base 1 made in the form of an assembly of several sections, each of which has an electrical resistance R _e (Fig. 5).

Для больших противогололедных покрытий и обеспечения большей симметричности и экономичности целесообразно использовать трехфазный источник энергии, а также переключатели 12 переключения со "звезды" на "треугольник". При этом обеспечиваются большая симметричность и экономичность питающих трехфазных цепей.For large anti-icing coatings and to ensure greater symmetry and economy, it is advisable to use a three-phase energy source, as well as switches 12 switching from "star" to "triangle". At the same time, greater symmetry and efficiency of the supplying three-phase circuits are ensured.

Противогололедное покрытие может быть выполнено с возможностью обеспечения стока воды с противогололедного покрытия.The anti-icing coating may be configured to provide a flow of water from the anti-icing coating.

Сток воды может быть обеспечен наклоном за счет разной высоты ячеек 2 ячеистой структуры основания 1 либо устройством основания 1 с наклоном.The water flow can be ensured by tilting due to the different heights of the cells 2 of the cellular structure of the base 1 or by the device of the base 1 with a slope.

Для обеспечения стока воды крайние ячейки 2 ячеистой структуры основания 1 могут быть выполнены наклонными.To ensure the flow of water, the extreme cells 2 of the cellular structure of the base 1 can be made inclined.

Для отвода талой воды могут быть по краям противогололедного покрытия установлены желобы, полиэтиленовые трубки и т.п.To drain melt water, gutters, polyethylene pipes, etc. can be installed at the edges of the anti-icing coating.

Устройство дорожной конструкции согласно изобретению поясняется и иллюстрируется фиг.6.The device of the road structure according to the invention is illustrated and illustrated in Fig.6.

На фиг.6 показана дорожная конструкция, содержащая грунтовое основание 13 и расположенное на нем противогололедное покрытие с собственным основанием 1, которое выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала. В ребрах жесткости 3 ячеистой структуры размещены токопроводящие нагревательные элементы 4, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику энергии 5, и образующие с ячейками 2 основания 1 терморешетку. Ячейки и терморешетка покрыты несущим покрытием 14 из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.Figure 6 shows a road structure containing a soil base 13 and an anti-icing coating located on it with its own base 1, which is made in the form of a prefabricated cellular structure of non-conductive material. In the stiffening ribs 3 of the cellular structure are placed conductive heating elements 4, forming an electric circuit connected to an energy source 5, and forming a grid with cells 2 of the base 1. The cells and the thermal grid are coated with a bearing coating 14 of asphalt concrete or concrete and / or asphalt.

Устройство дорожной конструкции осуществляется следующим образом.The device of the road structure is as follows.

На фиг.7 показано устройство дорожной конструкции, содержащей грунтовое основание 13, включающее подстилающий грунт 15, выравнивающий слой песка 16, теплоизолирующий слой 17, например, из пенополистирола, щебень 18 и слой асфальтобетона 19, поверх которого установлена терморешетка 20 и верхний слой асфальбетона - несущее покрытие 14.Figure 7 shows a device of a road structure containing a soil base 13, including underlying soil 15, a leveling layer of sand 16, an insulating layer 17, for example, of polystyrene foam, crushed stone 18 and a layer of asphalt concrete 19, on top of which a thermal grating 20 and an upper layer of asphalt concrete are installed - bearing coating 14.

Для дорожных конструкций целесообразно использовать терморешетку 20 в виде сплошной георешетки с прямоугольными, квадратными ячейками, высота которых значительно меньше их продольных размеров, в которые впрессованы заводским способом нагревательные элементы, как показано на фиг.8, как наиболее выдерживающую высокие дорожные нагрузки. Однако могут использоваться и любые терморешки, согласго изобретению. При устройстве дорожной конструкции (по фиг.7) слой асфальтобетона 19 может не укладываться и терморешетка непосредственно размещается и впрессовывается в несущее покрытие 14. Фиг.7 - дорожная конструкция согласно изобретению. Фиг.8 - терморешетка дорожной конструкции (вид сверху).For road structures, it is advisable to use the thermal grid 20 in the form of a continuous geogrid with rectangular, square cells, the height of which is much smaller than their longitudinal dimensions, into which the heating elements are pressed in the factory way, as shown in Fig. 8, as the most withstanding high road loads. However, any thermoshelves according to the invention may also be used. When the road structure is constructed (in FIG. 7), the asphalt concrete layer 19 may not fit and the thermal grid is directly placed and pressed into the bearing cover 14. FIG. 7 - the road structure according to the invention. Fig - thermal grid road construction (top view).

Сначала устраивается грунтовое основание 13 для дорожного покрытия. На подготовленное грунтовое основание 13 укладывают собственное основание 1 противогололедного покрытия в виде, например, сплошной георешетки или полой ячеистой структуры, которую наполняют заполнителем, в качестве которого может быть использован щебень различной фракции, песок, песчано-гравийная смесь, местный грунт. Ячейки и терморешетку покрывают несущим покрытием 14 из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.First, a soil base 13 for paving is arranged. On the prepared soil base 13, they lay their own anti-icing base 1 in the form, for example, of a continuous geogrid or a hollow cellular structure, which is filled with aggregate, which can be used with crushed stone of various fractions, sand, sand and gravel, and local soil. The cells and the thermal grid are coated with a bearing coating 14 of asphalt concrete or concrete and / or asphalt.

Нагревательные элементы 4 подключают к источнику электроэнергии.The heating elements 4 are connected to a source of electricity.

Гололед образуется при температуре, близкой к фазовому переходу воды в лед, от -1 до +1°С. При этой температуре нагревательные элементы 4 нагреваются, электрическая энергия превращается в тепловую. Регулируя силу тока, получают температуру, достаточную для таяния. При температурах, отстоящих от температуры фазового перехода, в том числе при минусовых, гололед не образуется и нагревательные элементы отключены.Ice is formed at a temperature close to the phase transition of water into ice, from -1 to + 1 ° С. At this temperature, the heating elements 4 are heated, electrical energy is converted into heat. By adjusting the amperage, a temperature sufficient to melt is obtained. At temperatures far from the phase transition temperature, including minus temperatures, ice does not form and the heating elements are turned off.

Дорожное покрытие согласно изобретению может быть использовано при строительстве дорог, автомобильных мостов, тротуаров, пандусов.The road surface according to the invention can be used in the construction of roads, automobile bridges, sidewalks, ramps.

Противогололедное покрытие может быть использовано при строительстве площадок автостоянок, площадок у магазинов, общественных мест, деловых центров, полов ангаров, цехов и т.д.Deicing coating can be used in the construction of parking lots, shops, public places, business centers, hangar floors, workshops, etc.

Кроме того, противогололедное покрытие можно использовать при строительстве футбольных полей и спортивных площадок.In addition, anti-glaze coating can be used in the construction of football fields and sports fields.

Противогололедное покрытие согласно изобретению является экономичным, так как нагревается верхняя поверхность.The anti-icing coating according to the invention is economical since the upper surface is heated.

Терморешетку можно изготавливать в заводских условиях, что делает технологичным процесс установки противогололедного покрытия.The thermogrid can be manufactured in the factory, which makes the installation of anti-icing coatings technologically advanced.

Терморешетка может быть выполнена любых размеров и мощностей нагрева. Размеры секций дорожных конструкций могут быть такими же, как размеры выпускаемых заводских георешеток, м²: 7,5, 11,25, 13,75.The thermogrid can be made of any size and heating power. The dimensions of sections of road structures can be the same as the sizes of manufactured factory geogrids, m ² : 7.5, 11.25, 13.75.

Claims

1. De-icing thermal grating, characterized in that it is made in the form of a cellular structure - a geogrid of non-conductive material, and the heating elements are conductive and placed in the stiffening ribs of the cellular structure.

2. The anti-icing thermogrid according to claim 1, characterized in that the heating elements are placed through at least one stiffener of the cellular structure.

3. De-icing thermal grating according to claim 1 or 2, characterized in that holes are made in the stiffening ribs of the cellular structure for placement of conductive heating elements therein.

4. Deicing thermal grid according to claim 1 or 2, characterized in that the base is made with the possibility of water flow.

5. A road structure containing a soil base and an anti-icing thermal grid located on it, made according to claim 1, characterized in that the thermal grid is coated with a bearing layer of asphalt concrete or concrete and / or asphalt.