碳纖維-玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土電熱性能研究.pdf

1、當(dāng)前我國的道路交通飛速發(fā)展，對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了重要的作用。然而冬季的冰雪嚴(yán)重影響道路暢通和行車安全。高速公路、機(jī)場跑道和隧道口等重要路段的融雪化冰顯得尤為重要。傳統(tǒng)的人工機(jī)械除雪和融雪劑除雪是有效的除雪方式，但是也帶來了很多問題，比如維修費(fèi)高，污染環(huán)境，鋼筋銹蝕等。因此為了保障道路的順暢，需要尋求新的除雪方法。
　　基于土工格柵與融雪化冰的研究，本文提出了碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土融雪化冰的方法。碳纖維/玻璃纖維格柵可以

2、有效增強(qiáng)瀝青路面抗車轍能力;同時碳纖維具有良好的物化穩(wěn)定性以及良好的導(dǎo)電性能。本文主要從數(shù)值模擬和試驗(yàn)兩方面對碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土電熱性能進(jìn)行研究。具體研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)傳熱學(xué)理論，建立碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土融雪化冰的數(shù)學(xué)模型，確定邊界條件，采用ANSYS有限元軟件對傳熱過程進(jìn)行模擬，了解相變過程和瀝青混凝土內(nèi)部的溫度分布。
　　(2)數(shù)值模擬結(jié)果顯示化冰過程冰層溫度分為三個階段。

3、第一階段為冰層的吸熱過程，溫度呈線性上升;第二階段為冰層的相變過程，溫度上升緩慢;第三階段為水的吸熱過程。用ANSYS有限元軟件模擬不同瀝青混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的化冰試驗(yàn)，結(jié)果顯示瀝青混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)不會對化冰效率產(chǎn)生很大的影響。
　　(3)通過碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土板在不同環(huán)境溫度、冰層厚度、風(fēng)速和發(fā)熱功率條件下的電熱升溫試驗(yàn)，分析板表面溫度變化。結(jié)果顯示環(huán)境溫度越低，冰層厚度越大和風(fēng)速越大化冰效率越低;提高發(fā)熱功率可以加

4、快化冰速率。
　　(4)比較多種工況下的試驗(yàn)值與模擬值，第一階段和第二階段試驗(yàn)值與模擬值的吻合度比較高。而相變時間越長，第三階段的吻合度越差。
　　(5)發(fā)熱均勻性試驗(yàn)表明路面內(nèi)部的溫差在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，若考慮初始溫差，碳纖維發(fā)熱均勻性很好;邊緣溫度的上升速率與路面升溫的速率相比很小，表明向四周流失的熱量很少;路面的溫度曲線近乎線性上升。室外融雪試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的效果，驗(yàn)證了碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土電熱融雪化冰的實(shí)用性