以导电沥青作为电热体的路面及其铺设方法技术

本发明专利技术公开一种以导电沥青胶浆作为电热体的路面结构，包括由不透水的沥青混合料铺筑的上面层及其下承层，其中，在所述下承层和上面层还包括由导电沥青胶浆制成的导电沥青薄层，所述导电沥青薄层上嵌设有多个沿道路横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热。同时本发明专利技术还公开一种以导电沥青作为电热体的路面铺设方法，包括以下步骤：S1：在路面基层上采用不透水的沥青混合料铺筑下承层；S2：在所述下承层之上将导电沥青胶浆按照粘层用量铺设导电沥青薄层；S3：在所述导电沥青薄层上铺设多个横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热；S4：在所述导电沥青薄层上采用不透水的沥青混合料铺筑上面层。

Road surface with conductive asphalt as electric heating body and laying method thereof

The invention discloses a conductive asphalt pavement structure as the electric heating element, including the top layer is composed of asphalt mixture impervious paving and lower bearing layer, the bearing layer and the upper layer to the lower comprises a conductive thin asphalt made of conductive asphalt mortar, the conductive asphalt layers along the road block is provided with a plurality of horizontal arranged metal electrode, the thin layer of conductive asphalt heating both ends of the metal electrode is energized. At the same time, the invention also discloses an electric heater as to the conductive asphalt pavement paving method, which comprises the following steps: S1: in pavement with asphalt mixture impervious paving through layer; S2: in the lower layer, conductive asphalt mortar adhesive layer according to the amount of conductive asphalt paving layer; S3 a plurality of transverse electrode arranged on the conductive thin layer of asphalt paving, the conductive asphalt heating both ends of the metal electrode is energized; S4: in the thin layer of conductive asphalt with asphalt mixture impervious paving layer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路工程
，特别涉及一种通过改善筑路材料的导电性能实现电热，不改变路面结构层与受力条件，采用安全电路加载方式除路面冰雪的路面及其铺设方法。
技术介绍
电热除冰雪方式被认为是众多道路除冰雪技术中综合表现良好的主动除雪方式，但既有的技术方案存在各种矛盾与不足。目前主要的电加热技术与方案主要有：①导电发热电缆，发热效率随电缆布置密度改变，密度越大则功率越大，但密度过大则影响路面结构耐久性且成本增大，同时电缆损坏后失效面积大；②导电沥青铺装层，其表层的老化、开裂等问题对电阻率都有显著影响且用于道路面层安全性低，电极敷设不易操作，自身蓄热较大能耗高效率低；③电热格栅技术的技术难题在于部分损坏将导致大面积失效且格栅的引入对于层间受力状态有不利影响。而目前实际主要的除冰雪方式仍是融雪剂与机械方式结合除雪，这不仅损伤路面结构本身，而且对环境也将产生巨大的负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前道路除冰雪技术中的难题，提供一种适用于冬季持续低温地区自动除冰雪的路面及其铺设方法。为达上述目的，本专利技术首先提出一种以导电沥青胶浆作为电热体的路面，包括由不透水的沥青混合料铺筑的上面层及其下承层，其中：在所述下承层和上面层还包括导电沥青薄层，所述导电沥青薄层上嵌设有多个沿横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热。根据本专利技术提出的路面，其中，所述金属电极通过导线依次连接功率控制器、整流器及变压器，所述变压器接收输入的交流电，所述整流器用于将所述交流电转变为直流电，所述功率控制器根据热电偶监测到的道路内部温度数据而调整不同的输出功率；相邻两个电极之间电性相反，间隔电极电性相同，且每对电极间加载的最大电压小于直流安全电压50V。根据本专利技术提出的路面，其中，所述金属电极是规格为16目的铜网制成的宽10cm的条状物，所述金属电极的两端距离路缘石30-50cm。根据本专利技术提出的路面，其中，所述导电沥青薄层由导电沥青胶浆形成，所述沥青胶浆是在沥青熔融温度下，先将90号基质沥青与石墨按比例混合均匀，然后再与碳纤维按比例混合均匀后制成的。根据本专利技术提出的路面，其中，所述导电沥青胶浆的电阻率低于1.5×10-2Ω·m。另外本专利技术还提供一种以导电沥青作为电热体的路面铺设方法，包括以下步骤：S1：在路面基层上采用不透水的沥青混合料铺筑下承层；S2：在所述下承层之上将导电沥青胶浆按照粘层用量铺设导电沥青薄层；S3：在所述导电沥青薄层上铺设多个沿道路横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热；S4：在所述导电沥青薄层上采用不透水的沥青混合料铺筑上面层。根据本专利技术提出的路面铺设方法，所述步骤S3包括：将所述金属电极通过导线依次连接功率控制器、整流器及变压器，所述变压器接收输入的交流电，所述整流器用于将所述交流电转变为直流电，所述功率控制器根据热电偶监测到的道路内部温度数据而调整不同的输出功率；所述金属电极和导线相接处采取防水措施并固定；其中相邻两个电极之间电性相反，间隔电极电性相同，且每对电极间加载的最大电压小于直流安全电压50V。根据本专利技术提出的路面铺设方法，所述步骤S2包括：采用90号基质沥青，将其与石墨按比例在沥青熔融温度下首先混合均匀；再与碳纤维按比例在沥青熔融温度下混合均匀制成导电沥青胶浆。根据本专利技术提出的路面铺设方法，所述金属电极是规格为16目的铜网制成的宽5cm的条状物，所述金属电极的两端距离路缘石30-50cm。根据本专利技术提出的路面铺设方法，所述导电沥青胶浆的电阻率低于1.5×10-2Ω·m。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术通过将石墨和碳纤维两种导电材料与基质沥青混合制成导电沥青胶浆，再将其铺设于沥青路面结构层间制成导电沥青薄层，同时发挥粘层与电热层的功能；选取条形铜网作为电极铺设于道路两侧，电极制作工艺简单，直流电电压加载方式安全。(2)本专利技术制成的沥青薄层电阻率低，可减少电极材料用量，低电压下发热功率大；不改变路面结构，力学响应方式一致；厚度薄，自身蓄热少，热传导效率高，除冰雪效率得以提高。附图说明图1为本专利技术的以导电沥青作为电热体的路面的整体结构示意图；图2为图1的截面图和局部放大图。附图标记说明：10-上面层；20-导电沥青薄层；30-下承层；21-导线与铜网电极接点；22-条形铜网电极；23-热电偶；40-路缘石；5-导线；6-功率与温度控制器；7-整流器；8-隔离式变压器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的原理为以性能优良的碳纤维与石墨作为融冰雪路面的发热材料，制备出导电胶浆，铺筑在沥青混合料表现作为粘层，再铺筑上面层或磨耗层使通电材料不直接接触行人与车辆保证安全；发热薄层本身电阻率低，蓄热少，较之其他电加热化雪方式，提高了融冰雪效率，降低了建设经济成本。本专利技术的核心要点为：采用制备的导电胶浆再将其以粘层施工工艺铺于沥青路面结构层间作为粘层同时发挥通电发热的功能，采用网状金属材料作为电极，以直流加载保证用电安全。请参考图1图2，本专利技术提出的路面主要包括上面层10、导电沥青薄层20和下承层30。其中导电沥青薄层20上嵌设有多个横向间隔排布的金属电极22，所述金属电极22的两端通电时使所述导电沥青薄层20发热。电路方面，金属电极22通过导线5依次连接功率控制器6、整流器7及变压器8，所述变压器8接收输入的交流电，所述整流器7用于将所述交流电转变为直流电，所述功率控制器6根据热电偶23监测到的道路内部温度数据而调整不同的输出功率；并且相邻两个电极22之间电性相反，且每对电极间加载的最大电压小于直流安全电压50V。具体的，金属电极22是规格为16目的铜网制成的宽5cm的条状物，金属电极22的两端距离路缘石40的距离为30-50cm。本专利技术还提供一种以导电沥青作为电热体的路面铺设方法，包括以下步骤：S1：在路面基层上采用不透水的沥青混合料铺筑下承层30；S2：在所述下承层30之上将导电沥青胶浆按照粘层用量铺设导电沥青薄层20；S3：在所述导电沥青薄层20上铺设多个横向间隔排布的金属电极22，所述金属电极22的两端通电时使所述导电沥青薄层20发热；S4：在所述导电沥青薄层20上采用不透水的沥青混合料铺筑上面层10。其中铺设沥青薄层的主要过程包括：首先，将基质沥青与石墨、碳纤维混合均匀制成导电胶浆；其次，将导电胶浆以粘层用量铺筑在沥青混合料表面形成导电发热薄层；再将条形网状金属敷设于道路两侧制成电极；整个路面铺设完成后可采用直流电加载发热。本专利技术的一具体实施例如下所示：选择质量90号基质石油沥青，在160℃条件下使用搅拌器以1000r/min转速搅拌基质沥青，加入基质沥青质量5％的石墨粉末，搅拌3min；搅拌均匀后在石墨-沥青胶浆中加入基质沥青质量2％的碳纤维170℃条件下使用搅拌器以300r/min转速搅拌均匀，制成导电沥青胶浆。在160℃条件下将以上制备的胶浆均匀按照1.6L/m2用量洒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以导电沥青胶浆作为电热体的路面，包括由不透水的沥青混合料铺筑的上面层及其下承层，其特征在于：在所述下承层和上面层还包括导电沥青薄层，所述导电沥青薄层上嵌设有多个沿道路横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热。

【技术特征摘要】
1.一种以导电沥青胶浆作为电热体的路面，包括由不透水的沥青混合料铺筑的上面层及其下承层，其特征在于：在所述下承层和上面层还包括导电沥青薄层，所述导电沥青薄层上嵌设有多个沿道路横向排布的金属电极，所述金属电极的两端通电时使所述导电沥青薄层发热。2.根据权利要求1所述的路面，其特征在于，所述金属电极通过导线依次连接功率控制器、整流器及变压器，所述变压器接收输入的交流电，所述整流器用于将所述交流电转变为直流电，所述功率控制器根据热电偶监测到的道路内部温度数据而调整不同的输出功率；相邻两个电极之间电性相反，且每对电极间加载的最大电压小于直流安全电压50V。3.根据权利要求1所述的路面，其特征在于，所述金属电极是规格为16目的铜网制成的宽5cm的条状物，所述金属电极的两端距离路缘石30-50cm。4.根据权利要求1所述的路面，其特征在于，所述导电沥青薄层由导电沥青胶浆形成，所述沥青胶浆是在沥青熔融温度下，先将90号基质沥青与石墨按比例混合均匀，然后再与碳纤维按比例混合均匀后制成的。5.根据权利要求4所述的路面，其特征在于，所述导电沥青胶浆的电阻率低于1.5×10-2Ω·m。6.一种以导电沥青作为电热体的路面铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在路面基层上采用不透水的沥青混合料铺筑下承...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，吴文杰，范一冰，曾思宇，石振武，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23