專利名稱：一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置。
技術(shù)背景高速公路橋面結(jié)構(gòu)作為公路上的交通樞紐關(guān)鍵區(qū)域，其使用性能對(duì)于全路段結(jié)構(gòu)的安全性、運(yùn)營(yíng)效率等至關(guān)重要，而惡劣氣候條件(如極端冰雪天氣等)造成路面的摩擦系數(shù)因降雪結(jié)冰而急劇降低，對(duì)車輛行駛的動(dòng)力性及安全性極為不利，一旦發(fā)生交通事故，將使交通全線陷于癱瘓，且路面結(jié)冰由于天氣原因，具有短期不可修復(fù)性，造成交通運(yùn)力的大幅度下降，其損失不可估量。因此，著力提升橋面材料的智能防凍抗滑能力，并研發(fā)相關(guān)的體系及技術(shù)，既是解決惡劣環(huán)境下交通事故多發(fā)、突發(fā)事件應(yīng)變能力低下的有效手段，又是我國(guó)公路橋梁交通發(fā)展的一個(gè)前沿?zé)狳c(diǎn)方向。目前有一種采用發(fā)熱電纜對(duì)橋面融雪防冰凍的方法，其主要是通過(guò)下述方法來(lái)對(duì)路面進(jìn)行加熱融雪發(fā)熱電纜是一種新型電熱材料，從內(nèi)而外由以下幾個(gè)部分組成 ’金屬發(fā)熱元件即發(fā)熱體、絕緣材料、金屬護(hù)套、外套。用于道路融雪化冰的發(fā)熱電纜系統(tǒng)采用間歇運(yùn)行方式，一般鋪裝功率為25(T400W/m2。當(dāng)發(fā)熱電纜通電后，發(fā)熱體把電能轉(zhuǎn)化為熱能，埋設(shè)在橋面鋪裝層中的發(fā)熱電纜將產(chǎn)生的熱能主要以輻射、對(duì)流的方式散發(fā)到橋面而起到融雪防凍的效果。這種方法存在的缺陷和不足在于通過(guò)電加熱所產(chǎn)生的熱沖擊作用較大，加熱時(shí)對(duì)橋面結(jié)構(gòu)的損傷嚴(yán)重，且能耗過(guò)高，在目前能源緊張的情況下并不實(shí)用，同時(shí)智能化程度不高，需要人工操作通電加熱，不能根據(jù)道路情況自行發(fā)熱。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有電纜加熱橋面的方式會(huì)對(duì)橋面結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p傷和能耗大的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種利用相變材料的特性，通過(guò)液_固轉(zhuǎn)換時(shí)所發(fā)出的熱量對(duì)橋面實(shí)現(xiàn)升溫，在保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和不破壞橋面結(jié)構(gòu)的同時(shí)，起到融雪防冰凍效果的基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，包括多根密封的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)存儲(chǔ)有相變儲(chǔ)能材料，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管埋設(shè)于橋面道路的浙青層下并固定于道路混凝土基層的鋼筋焊網(wǎng)上。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管一端密封，另一端設(shè)有用于灌裝相變儲(chǔ)能材料的接口，所述的接口與相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的管體垂直，接口上設(shè)有用于密封接口的蓋板并通過(guò)螺栓固定于接口上。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管為金屬管。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管為方形管，方形管的高度為4厘米,寬度為6厘米,壁厚為5毫米。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管距離橋面道路表面6-8厘米。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的每根相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的間距為6厘米。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)儲(chǔ)存的相變儲(chǔ)能材料所占相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的容積為80%。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)存 儲(chǔ)的相變儲(chǔ)能材料為復(fù)合多元醇。所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，所述的復(fù)合多元醇包括質(zhì)量百分比為90%的正10醇，4%的正9醇，2%的液體石蠟和4%的氯化鈉。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，相變材料(phase change materials,簡(jiǎn)稱PCM)或稱相變儲(chǔ)能材料，它屬于能源材料的范疇，是指能被利用其在物態(tài)變化時(shí)所吸收(放出)的大量熱能用于能量?jī)?chǔ)存的材料。橋梁橋面的低溫冰凍主要是由于路表溫度過(guò)低，達(dá)到(TC及以下，同時(shí)遇到雨雪天氣，表面則發(fā)生積雪及冰凍現(xiàn)象。本實(shí)用新型針對(duì)在冬季低溫環(huán)境下橋面容易結(jié)冰的特點(diǎn)，選取適當(dāng)?shù)南嘧儍?chǔ)能材料，利用特定封裝技術(shù)將其復(fù)合鋪筑于實(shí)際橋面結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選的相變材料液一固相變點(diǎn)一般保持在3 5°C，高于水的冰點(diǎn)0°C，因而可在接近水結(jié)冰的溫度點(diǎn)附近放出大量熱，以阻止或延緩橋面低溫結(jié)冰現(xiàn)象，提升防凍抗滑性能，采用相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰凍方法，能有效的阻止橋面結(jié)冰，不需要額外的能量補(bǔ)充并且不會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境造成任何影響。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖I為本實(shí)用新型相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型布置示意圖；圖3為本實(shí)用新型布置示意圖的A-A剖視圖；圖4為本實(shí)用新型布置示意圖的B-B剖視圖；其中I為接口、2為螺栓、3為相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管、4為浙青層、5為混凝土基層、6為鋼筋焊網(wǎng)
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3 —端密封，另一端設(shè)有用于灌裝相變儲(chǔ)能材料的接口 1，接口 I與相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3的管體垂直，接口 I上設(shè)有用于密封接口 I的蓋板并通過(guò)螺栓2固定于接口 I上，用于封口的螺栓2的尺寸規(guī)格沒(méi)有硬性要求，其主要作用為便于相變材料的灌裝和密封。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3為金屬管。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3為方形管，方形管的高度為4厘米，寬度為6厘米，壁厚為5毫米。在實(shí)際工程使用中根據(jù)橋梁橋面寬度加工成適當(dāng)長(zhǎng)度的方鋼管。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3距離橋面道路表面6-8厘米。每根相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3的間距為6厘米。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3內(nèi)儲(chǔ)存的相變儲(chǔ)能材料所占相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3的容積為80%。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3內(nèi)存儲(chǔ)的相變儲(chǔ)能材料為復(fù)合多元醇。復(fù)合多元醇包括質(zhì)量百分比為90%的正10醇，4%的正9醇，2%的液體石蠟和4%的氯化鈉。參見(jiàn)圖2、圖3、圖4，本實(shí)用新型包括多根密封的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3，相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3內(nèi)存儲(chǔ)有相變儲(chǔ)能材料，相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管3埋設(shè)于橋面道路的浙青層4下并固定于道路混凝土基層5的鋼筋焊網(wǎng)6上。具體實(shí)施方法為①根據(jù)橋梁長(zhǎng)度、橋面寬度，按鋼管間距6cm (中心距12cm)計(jì)算數(shù)量加工一批相變材料封裝無(wú)縫鋼管。②按照附圖2所示，以6cm±0. 5cm的間距將封裝鋼管鋪設(shè)在橋面混凝土基層當(dāng) 中，采用點(diǎn)焊的方式與設(shè)計(jì)的鋼筋網(wǎng)連接在一起，同時(shí)控制鋼管上方的混凝土保護(hù)層厚度。③按照一般橋面鋪裝的施工方法進(jìn)行混凝土基層的澆筑，對(duì)基層進(jìn)行刮平、拉毛
等處理。④待整個(gè)路面完全達(dá)到強(qiáng)度之后便及時(shí)對(duì)封裝鋼管進(jìn)行相變儲(chǔ)能材料的填充，按鋼管容積的80%將相變儲(chǔ)能材料從露出橋面的直角形接口灌入，并用螺栓密封。隨后進(jìn)行浙青層的攤鋪。在冬季低溫雨雪的環(huán)境下，使用這種相變儲(chǔ)能材料的橋面完全能起到低溫防凍的功能。
權(quán)利要求1.一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，包括多根密封的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)存儲(chǔ)有相變儲(chǔ)能材料，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管埋設(shè)于橋面道路的浙青層下并固定于道路混凝土基層的鋼筋焊網(wǎng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管一端密封，另一端設(shè)有用于灌裝相變儲(chǔ)能材料的接口，所述的接口與相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的管體垂直，接口上設(shè)有用于密封接口的蓋板并通過(guò)螺栓固定于接口上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管為金屬管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管為方形管，方形管的高度為4厘米,寬度為6厘米,壁厚為5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管距離橋面道路表面6-8厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的每根相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的間距為6厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)儲(chǔ)存的相變儲(chǔ)能材料所占相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管的容積為80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，其特征在于，所述的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)存儲(chǔ)的相變儲(chǔ)能材料為復(fù)合多元醇。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰裝置，包括多根密封的相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管，相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管內(nèi)存儲(chǔ)有相變儲(chǔ)能材料，相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存管埋設(shè)于橋面道路的瀝青層下并固定于道路混凝土基層的鋼筋焊網(wǎng)上。本實(shí)用新型針對(duì)在冬季低溫環(huán)境下橋面容易結(jié)冰的特點(diǎn)，選取適當(dāng)?shù)南嘧儍?chǔ)能材料，利用特定封裝技術(shù)將其復(fù)合鋪筑于實(shí)際橋面結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選的相變材料液－固相變點(diǎn)一般保持在3～5℃，高于水的冰點(diǎn)0℃，因而可在接近水結(jié)冰的溫度點(diǎn)附近放出大量熱，以阻止或延緩橋面低溫結(jié)冰現(xiàn)象，提升防凍抗滑性能，采用相變儲(chǔ)能材料的橋面防冰凍方法，能有效的阻止橋面結(jié)冰，不需要額外的能量補(bǔ)充并且不會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境造成任何影響。
文檔編號(hào)E01D19/08GK202787069SQ201220232539
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者胡柏學(xué), 楊獻(xiàn)章, 蔣功雪, 高英力, 廖春芳, 陸尚武, 何美艷, 劉永貴, 吳明, 鐘誠(chéng), 黃浩, 羅陽(yáng)青 申請(qǐng)人:湖南省交通科學(xué)研究院, 湖南省郴寧高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司, 湖南省長(zhǎng)湘高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司