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碳纤维发热格栅在公路智能化融雪化冰工程中的应用 1 2 2 石钱华 ，孙要武 孙文明 (1 东南大学玄武岩纤维研究中心，江苏绿材谷新材料科技发展有限公司； 2 江苏天宇纤维有限公司) 碳纤维发热格栅融雪后G75 兰海高速贵遵段在冻雨和凝冰中通车状况 一、项目背景 冰雪天气严重影响交通运输和经济建设，因此路面冰雪问题一 直以来都严重困扰着世界各国交通部门的难题。因为高效畅通的高速 公路系统是国家经济的重要基础设施，而每年冬季的降雪都会给高速 公路带来严峻考验。为了尽 的清除路面上的冰雪，确保道路的平稳 运行，世界各国的交通部门不得不面对公路清雪除冰这一世界性的难 题。为了解决这一难题，人们在这方面做了大量研究，探索出许多可 以抑制、控制和消除冰雪的技术和方法，但效果不尽如人意。 因此， 采取能够 速有效清除道路路面冰雪的措施，保障道路畅通和行车安 全并提高道路、桥梁和机场的营运效益，便成为各国在冬季道路路面 上的一项重大而又艰巨的任务。 目前最常用的融雪方式有人工除雪、机械除雪、化学剂除雪等 方法，但是这些除雪方式存在不足之处。人工除雪效率低，作业时间 长。机械除雪受季节影响较大, 使用频率低, 一年中大部分时间设备 被闲置, 经济效益较差。化学融雪剂能有效地融雪化冰和防止道面结 冰，但是其使用后会造成混凝土的损坏，严重地破坏四周的生态环境。 2012 年我们和武汉理工大学采用了玄武岩纤维与 纤维混编 组成土工格栅发热材料来进行融雪化冰的试验，采用电加热发热格栅 产生连续不断的热量供给公路路面，达到融雪化冰的目的，而且这种 电加热融雪化冰方法比以往其它的融雪方法施工和使用都要简单易 行、安全可靠、成本低等特点，这种材料有其相对的优点，在加热过 0 程中路面温度均匀，不但能达到融雪化冰的目的，发热体温度在25 C 以下不会损伤混凝结构，而且铺设方法比较方便，更为重要的是和普 通土工格栅性能一样，还有增强路面结构的功能，可以提高道路的使 用寿命 由于贵州地区每年的冻雨时间长，地段分布广，造成经济损失 大，应用 纤维发热格栅抗凝冰工程是交通部贵州省科技厅、交通厅 的2012 实施的科研项目，本项目选择在贵州省贵阳遵义路段内做抗 冻雨、抗凝冰试验，有非常 出的现实意义。 本试验路段选择主要考虑了三个方面：一是该处容易形成凝 冰；二是该处路段比较容易发生交通事故，如弯道、长下坡等路况； 三是附近有比较方便的电源可以使用。前两个方面主要是为了验证试 验路段的抗凝冰效果，后一个方面主要是保证试验路实施的可能性。 结合当地每年的路面凝冰情况，经过调研，最后选择了 G75 兰州-- 海南岛高速公路贵阳遵义段经常出现冻雨凝冰的一段下坡弯道处，作 为试验路段。 抗凝冰试验段前旧的路况 抗凝冰试验段建好后的路况 一、 施工方案与施工工艺 1、抗凝冰沥青路面结构方案的确定，主要是满足路面基本功能 的要求，根据试验结果、现行规范及地区公路实践经验，在设计时考 虑了目前在贵州地区应用的主要的路面结构形式，对需要大修的路面 加以改造，在AC-20 （6cm ）层顶面加铺已经编制好的高性纤维和 纤维组成的发热格栅，拟定出了如图所示抗凝冰路面工艺结构。 2 、先去除路面旧沥青层，在 AC-20 （6cm ）层顶面加铺已经编 制好的发热维格栅，具体施工工艺如下图示。 原有AC-20 （6cm ）层 先喷洒粘层油，再铺设 发热格栅