[实用新型]定向导热桥面铺装结构

说明书

本实用新型公开了一种定向导热桥面铺装结构，包括热导率由上至下逐层递减的散热层、导热层、阻热层以及设置在导热层底部的热力换热管道；其中，所述散热层的热导率为3.0～5.0W/m·k；导热层的热导率为2.0～3.0W/m·k，阻热层的热导率为0.3～0.5W/m·k。本实用新型能够大大降底桥底面的热损耗，实现桥面热力除冰的高效率和低能耗。

技术领域

本实用新型属于桥面铺装技术，具体为一种定向导热桥面铺装结构。

背景技术

我国已建公路桥梁80多万座，其中约96％为混凝土桥。因底面对流与辐射换热影响，桥面温度比周边道路低2-3℃(寒潮时低7-8℃)，所以桥面通常先于路面结冰，且出现迅速并难以预警。目前桥面除冰主要采取机械法和化学融化法。机械除冰具有滞后性，而化学除冰盐会污染环境和腐蚀桥梁。因此，如何快速有效、智能环保地实现桥面除冰，已成为保障桥梁冬季安全通行的重要研究课题。

桥面热力除冰技术是一种热融除冰法，较机械法和化学融化法具有主动防冰、实时除冰、安全环保等显著优点，在美国、冰岛、瑞士、日本等国已有广泛应用。其原理是在桥面铺装层内埋设换热管道或发热电缆，当环境温度和湿度达到设定预警值时，热力系统启动，利用外界提供的热能对铺装层进行加热，使桥面温度高于0℃而防止冰冻。然而相关研究表明，桥面热力除冰技术虽具有良好的防冰和除冰效果，但底面热损耗严重，同等条件下桥梁热力除冰热损耗比普通路面高出1-2倍。若我国1％的桥梁采用热力除冰技术，以冬冷区典型气候为例， 24h内桥底面热损耗高达1764万kWh。

通过外加剂改善沥青混凝土和水泥混凝土的导热性能，国内外已有大量研究；通过粉体改性沥青路面层以获得具有梯度热导率的路面结构，进而使沥青路面具有单向导热功能，也已经有专利报道(CN101701443B)。但其同时会产生不均匀的温度应力造成路面力学性能下降，难以满足对其路用性能的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出了一种定向导热桥面铺装结构，以解决桥面热力除冰底面存在热损耗的问题。

实现本实用新型的技术解决方案为：一种定向导热桥面铺装结构，包括热导率由上至下逐层递减的散热层、导热层、阻热层以及设置在导热层底部的热力换热管道；其中，所述散热层的热导率为3.0～5.0W/m·k；导热层的热导率为2.0～ 3.0W/m·k，阻热层的热导率为0.3～0.5W/m·k。

优选地，所述散热层为导热型沥青混凝土，厚度为4-12cm。

优选地，所述导热型沥青混凝土由沥青混合料、炭黑和碳纤维混合拌制而成，其中炭黑粒径为20-40nm，掺量为散热层沥青混合料中所用沥青体积比的 8％-16％；碳纤维断裂强度大于1000MPa，弹性模量大于80GPa，长度9-12mm，掺量为沥青混合料总质量比的0.3％-0.4％。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：本实用新型通过构建具有定向导热功能的桥面铺装层结构，并使铺装层形成非线性的梯度热导率分布，促使导热层底部换热管道释放的大量热量向上传递，本实用新型能够大大降底桥底面的热损耗，实现桥面热力除冰的高效率和低能耗。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图。

图2是定向导热铺装结构示意图。

图3是普通铺装结构示意图。

图4是本实用新型导热层剖面俯视结构示意图。

图5是本实用新型和普通铺装结构传热性能对比图。

具体实施方式