一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置及路基路床湿度可控的路基结构制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置及路基路床湿度可控的路基结构，路基路床湿度可控的路基结构包含一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，该基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置包括：在路基结构内从上到下间隔一定距离设置的至少两层导电土工格栅，相邻两层导电土工格栅作为电极的极性相反；湿度传感器，用于测量路基内部含水率；电极转换装置，用于控制导电土工格栅的极性；控制器，用于根据湿度传感器的信号，控制电极转换装置输出端的极性转换；先将聚乙烯材料加热至熔融状态，然后加入导电填料和分散剂，并搅拌使其完全混合均匀制成土工格栅原料；然后将土工格栅原料模压制成二维网格形成导电土工格栅。导电土工格栅。导电土工格栅。

An intelligent control device of subgrade humidity based on solar cells and subgrade structure with controllable subgrade bed humidity

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置及路基路床湿度可控的路基结构


[0001]本专利技术属于道路工程
，涉及一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置及路基路床湿度可控的路基结构。

技术介绍

[0002]路基的强度直接关系路面使用性能，而路基承载能力不足会导致路面出现各类病害，如沉陷、车辙、翻浆、裂缝等。通常，路基承载力可以用路基回弹模量来表征。研究表明，路基回弹模量具有很强的湿度依赖特征，而湿度又受降雨、地下水、荷载等因素影响，从而影响路基回弹模量。此外，路基经过长期的干湿循环，使用性能会降低。因而，在路基运营期内稳定路基湿度处在最佳含水率附近对维持路基良好性能具有重要意义。相比于传统的路基湿度调控方法，电渗法具有排水效率高、对交通影响小等特点，因此最适合用于路基运营期湿度调控。但传统电渗排水法多用于软土地基的快速固结，大多只能做到降低路基湿度，无法对湿度敏感型路基内部湿度进行双向控制；同时，金属电极的使用寿命短、耗电量大也制约了其在路基中的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，以解决现有电渗排水法无法对路基内部湿度进行双向控制的问题，以及现有的电渗排水法采用金属电极使用寿命短、耗电量大的问题。
[0004]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种路基路床湿度可控的路基结构。
[0005]本专利技术实施例所采用的技术方案是：一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，包括：至少两层导电土工格栅，至少两层导电土工格栅在路基结构内从上到下间隔一定距离水平设置；相邻两层导电土工格栅作为电极的极性相反。
[0006]进一步的，所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，还包括：湿度传感器，用于测量路基内部含水率；电极转换装置，用于控制每一层导电土工格栅的极性；控制器，用于根据湿度传感器的检测信号，控制电极转换装置的输出端的极性转换。
[0007]进一步的，电极转换装置包括多个开关，电极转换装置中的开关数量是导电土工格栅的数量的两倍；电极转换装置中，每两个开关对应控制一个导电土工格栅的极性；与每个导电土工格栅连接的用于控制每个导电土工格栅的两个开关中，一个开关与电源的正极连接，另一个开关与电源的负极连接。
[0008]进一步的，每层导电土工格栅通过一个对应的电极转换装置连接电源；每个电极转换装置包括两个开关，其中一个开关连接导电土工格栅和电源的正极，另一个开关连接导电土工格栅和电源的负极。
[0009]进一步的，路基内部每层导电土工格栅所在位置处均埋设湿度传感器；电源采用太阳能电池。
[0010]进一步的，电源的额定电压需要保证相邻两层导电土工格栅为土体至少提供0.8V/cm的加载电势梯度。
[0011]进一步的，导电土工格栅由导电填料
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聚乙烯复合材料制成，并按照以下步骤制备：首先，将聚乙烯材料加热至熔融状态，然后加入导电填料和分散剂，并搅拌使其完全混合均匀制成土工格栅原料；其中，各组分质量分数为：导电填料6%
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8%、分散剂为0.5%~0.9%，其余为聚乙烯；然后，将土工格栅原料模压制成二维网格，即得到导电土工格栅。
[0012]进一步的，导电填料采用石墨粉和短切碳纤维；分散剂的加入量为导电填料质量的10%，石墨粉和短切碳纤维的质量比为2:1。
[0013]进一步的，导电填料采用石墨粉和短切碳纤维；各组分质量分数为：石墨粉4.5%、短切碳纤维2.0%、分散剂0.5%，其余为聚乙烯；短切碳纤维的长度不超过2mm。
[0014]本专利技术实施例所采用的另一技术方案是：一种路基路床湿度可控的路基结构，包含如上所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置。
[0015]本专利技术实施例的有益效果是：1.采用石墨粉&短切碳纤维等导电填料
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聚乙烯复合材料制成的导电土工格栅作为电极，这种电极具有传统金属电极不具备的耐腐蚀性能，解决了金属电极易发生腐蚀、寿命短的问题，并且该导电土工格栅具有一定力学强度，在作为电极的基础上能在路基中起到加筋作用；2.电极转换装置可以根据路基路床部位湿度智能控制电极的自动转换，通过电极转换实现水分的双向迁移，既可以降低路基湿度，也能提高路基湿度，使路基湿度稳定在目标含水率附近，解决了解决现有电渗排水法无法对路基内部湿度进行双向控制的问题；3.导电土工格栅作为电极的极性调转是根据路基湿度和控制器智能控制的，可智能调控路基湿度，使路基含水率始终处于设定的目标含水率范围内，避免部分路基病害，只需事先设定目标含水率，后续无需人为操作；4.电渗法所用的导电土工格栅耐腐蚀，因此在后期不会发生腐蚀导致与土体接触电阻增大而增加耗电量的问题，有效解决现有的电渗排水法耗电量大的问题；采用太阳能电池供电，节约了能源并且低碳环保。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例的一种太阳能电池的路基湿度智能稳定装置的结构示意图。
[0018]图2是本专利技术实施例的电极转换装置的结构示意图。
[0019]图中，1.路面，2.导电土工格栅，3.湿度传感器，4.路基，5.第一信号传输线，6.第二信号传输线，7.导线，8.绝缘保护层，9.控制器，10.电极转换装置，11.电源，12.支柱。
具体实施方式
[0020]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做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。
[0021]实施例1本专利技术实施例提供一种导电土工格栅2，由于本专利技术实施例的导电土工格栅2需要长期应用于路基中，采用了一种导电填料
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聚乙烯复合材料制成的导电土工格栅2，这种导电土工格栅2具有耐腐蚀性能，并且具有一定的力学强度，在路基中既可以作为电渗法的电极又能起到加筋的作用，进一步加强了路基的强度和稳定性。
[0022]本专利技术实施例的导电土工格栅2通过在聚乙烯中掺加一定比例的导电填料，使导电填料在聚乙烯中能形成导电通道，从而使该复合材料具备导电性能。
[0023]导电填料的掺加比例遵循逾渗理论，当导电填料的掺加比例达到逾渗阈值时，导电填料
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聚乙烯复合材料的电导率会迅速增加，由绝缘材料变为导电填料，超出逾渗阈值后，随着导电填料的掺加比例增加，导电填料
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聚乙烯复合材料电导率缓慢增加。保证导电填料掺加比例略高于逾渗阈值，即可使得导电填料
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聚乙烯复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，其特征在于，包括：至少两层导电土工格栅（2），至少两层导电土工格栅（2）在路基结构内从上到下间隔一定距离水平设置；相邻两层导电土工格栅（2）作为电极的极性相反。2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，其特征在于，还包括：湿度传感器（3），用于测量路基内部含水率；电极转换装置（10），用于控制每一层导电土工格栅（2）的极性；控制器（9），用于根据湿度传感器（3）的检测信号，控制电极转换装置（10）的输出端的极性转换。3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，其特征在于，电极转换装置（10）包括多个开关，电极转换装置（10）中的开关数量是导电土工格栅（2）的数量的两倍；电极转换装置（10）中，每两个开关对应控制一个导电土工格栅（2）的极性；与每个导电土工格栅（2）连接的用于控制每个导电土工格栅（2）的两个开关中，一个开关与电源（11）的正极连接，另一个开关与电源（11）的负极连接。4.根据权利要求2所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，其特征在于，每层导电土工格栅（2）通过一个对应的电极转换装置（10）连接电源（11）；每个电极转换装置（10）包括两个开关，其中一个开关连接导电土工格栅（2）和电源（11）的正极，另一个开关连接导电土工格栅（2）和电源（11）的负极。5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池的路基湿度智能调控装置，其特征在于，路基内部每层导电土工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军辉，解建伟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：