[發明專利]一種多功能融冰雪路面試驗裝置及評價方法

有效

• 申請號: 201610133410.2
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105784935B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 劉凱;謝泓州;馬亞龍;王芳;盧林;黃思路;張祥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種多功能融冰雪路面試驗裝置及評價方法，更具體地說是一種用于模擬不同工況條件、不同路面結構、采用電熱法或熱流體法等不同融冰雪方式的融冰雪過程，并進一步獲得融冰雪效率、速率與路面疲勞壽命，進而對融冰雪路面方案進行評價。

背景技術

道路積雪結冰嚴重威脅著交通安全。常用的采用人力以及機械設備的除冰雪方法，其耗費人力物力巨大；采用融冰雪路面可以快速地消除路面冰雪，較為典型的為電加熱或流體加熱型融冰雪路面，是在水泥混凝土中預埋加熱器件，以電加熱或流體加熱的方式給水泥混凝土路面加熱，混凝土導熱快、比熱容大、蓄熱能力強，使融冰雪效果有一定的保障。

不同的環境條件、路面結構、加熱功率或流體溫度對于融冰雪路面的融冰雪效果的影響是不同的，并決定著融冰雪路面的融冰雪負荷能力?，F有技術中的一些試驗裝置功能單一，針對不同的環境條件、路面結構、加熱功率或流體溫度等不能進行簡單有效的比對試驗，極大地限制了融冰雪路面的具體應用。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種多功能融冰雪路面試驗裝置及評價方法，以期能夠針對不同的工況條件、路面結構，以及不同的融雪化冰方式進行融雪化冰過程的模擬試驗，進而獲得融冰雪效率、速率以及融冰雪路面的疲勞壽命，對于融冰雪路面方案進行評價，以使融冰雪路面能夠得到更好的應用。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明多功能融冰/雪路面試驗裝置的特點是：設置用于構建試驗環境的密閉的箱體；

在所述箱體的內部設置試驗平臺，被測試件放置在所述試驗平臺上，在被測試件的表面覆蓋一層導熱布，在導熱布上放置冰/雪槽；呈傾斜的加冰/雪管道的低端處在冰/雪槽的上方，用于向冰/雪槽中投冰/雪，所述加冰/雪管道的另一端貫穿箱體側壁突伸在箱體的外部；在所述箱體的內壁上分別固定設置有溫度計、風扇以及照明裝置；

所述箱體的外部配置包括制冷單元、量筒和PLC控制器，利用所述制冷單元為箱體提供冷量，使得在箱體中獲得設定的環境溫度；帶有稱重器的量筒位于箱體一側；所述量筒通過排水管與試驗平臺上的排水口相連通，用于收集箱體中融冰/雪水，并計量融冰/雪的水量；所述PLC控制器用于控制風扇、照明裝置以及通過設置在箱體側壁上的接線端口與被測試件中的電器元件電連接；

用于模擬融冰/雪路面的被測試件分層設置為：位于底部的下層路面層、位于中部的中部加熱層和位于頂面的上層路面層；所述中部加熱層為混凝土預制件，在其中成陣列分布各孔道，所述各孔道相互平行，且呈水平布置，在所述各孔道的孔壁上粘接有應變片；在設定位置的孔道中置入加熱元件形成加熱孔，在所述加熱元件的表面設置溫度傳感器；在未置入有加熱元件的孔道中置入混凝土棒將孔道填實，所述混凝土棒與所述中部加熱層屬于熱、力學性能相同的同質材料。

本發明多功能融冰/雪路面試驗裝置的結構特點也在于：所述試驗平臺設置為具有底部平臺和兩側壁板的通槽結構，在所述被測試件兩側和底部粘貼有隔熱板。

利用本發明中多功能融冰/雪路面試驗裝置進行路面的融冰/雪試驗方法的特點是按如下過程進行：

步驟一、根據融冰/雪路面中加熱元件設定的間距d和埋深h，在中部加熱層上的對應位置孔道中置入加熱元件，在未置入有加熱元件的孔道中置入混凝土棒將孔道填實；

步驟二、將由下層路面層、中部加熱層和上層路面層疊放構成的被測試件在兩側和底部粘貼隔熱板后放置在試驗平臺上，在被測試件上覆蓋導熱布，冰/雪槽放置在導熱布上，將被測試件中電連接導線與PLC控制器相連接；

步驟三、利用PLC控制器控制風扇和照明裝置模擬相應的風速和光照條件；

步驟四、啟動制冷裝置，在由溫度計測得的箱體內溫度達到試驗所需環境溫度T時，通過加冰/雪管道向冰/雪槽中投入設定質量的冰/雪；

由PLC控制器控制加熱元件開始加熱，直至冰/雪槽中的冰/雪融化完畢，加熱元件停止加熱，完成融冰/雪過程；

步驟五、分別記錄完成融冰/雪過程中的各檢測數據，通過計算獲得融冰/雪路面的融冰/雪效率η，以及融冰/雪路面的融冰/雪速率v。

本發明融冰/雪試驗方法的特點也在于：所述檢測數據為：