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专利号: 2018114717944
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置,其特征在于:包括发热电缆、混凝土桥面板模型、保温层、温度传感器和温度监控设备,所述发热电缆预埋在混凝土桥面板模型内,所述温度传感器分三层设置,第一层设置在发热电缆下方的混凝土桥面板模型下表面,第二设置在发热电缆上方的混凝土桥面板模型内,第三层设置在混凝土桥面板模型上表面,每一层温度传感器均在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内阵列分布,所有温度传感器均连接到温度监控设备,通过温度监控设备监控记录各测温点的温度数据,所述保温层设置在混凝土桥面板模型的四周和或桥面。

2.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述的混凝土桥面板模型包括依次叠加设置的钢筋混凝土层、沥青混凝土铺装层以及水泥砂浆面层,所述混凝土为C50,所述沥青混凝土铺装层为AC-13C,所述水泥砂浆为m7.5。

3.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述混凝土桥面板模型尺寸和配筋与混凝土简支T梁桥翼缘板相匹配,混凝土桥面板模型的四周围挡设有排水孔。

4.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述温度监控设备包括数据采集模块、无线终端和服务器,所述数据采集模块与温度传感器相连,采集温度数据后通过无线终端传递给服务器。

5.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述发热电缆为碳纤维发热线,两根碳纤维发热线上下方向叠加在一起,在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内呈U型来回布置,上部的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型上表面4-7cm,相邻两排碳纤维发热线之间间距25-35cm,最外侧的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型边缘15-25cm。

6.如权利要求5所述的试验装置,其特征在于:所述温度传感器在第一层和第三层内阵列设置形成测线一、测线二和测线三,所述测线一由与碳纤维发热线重合的温度传感器连线组成,所述测线二由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成,所述测线三由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成。

7.如权利要求5所述的试验装置,其特征在于:所述温度传感器在第二层内阵列设置形成测线四和测线五,所述测线四由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成,所述测线五由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成。

8.一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、根据混凝土桥面板模型的大小制作模具,准备混凝土脱模油、塑料薄膜、钢筋骨架、普通混凝土、沥青混凝土、水泥砂浆、泡沫塑料板、发热电缆、温度传感器、数据采集模块和无线终端设备;

步骤2、在所述模具内表面涂抹混凝土脱模油,将钢筋骨架放入所述模具内,依次浇筑所述普通混凝土、沥青混凝土及水泥砂浆,当混凝土浇筑至距离模具顶部3-6cm处时,布置发热电缆和温度传感器;

步骤3、混凝土浇筑完成后,在混凝土上表面覆盖塑料薄膜,混凝土桥面板模型在常温条件下养护成型后,拆除所述模具和所述塑料薄膜,得到混凝土桥面板模型,在混凝土桥面板模型上表面和下表面布置所述温度传感器,数据采集模块与所述温度传感器通过有数据线连接,所述无线终端设备与所述数据采集模块通过数据线连接,制成试验装置。

9.一种利用权利要求8所述试验装置进行融雪化冰的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、利用上述方法制备试验装置,将所述试验装置置于冷库内,可以进行不同保温条件下的温升试验、预加热试验和融雪化冰试验;

步骤2、进行所述温升试验,对所述混凝土桥面板模型四周覆盖泡沫塑料板,形成所述保温层;试验开始前,让所述混凝土桥面板模型处于原始状态,表面不铺设水膜、冰层和雪层;在不同温度工况下,通过所述冷库对所述混凝土桥面板模型降温,然后给碳纤维发热线通电让所述混凝土桥面板模型升温,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;

所述温升试验进行三组,每组选择不同的冷库环境温度进行;

步骤3、进行在四面保温处理情况下的融雪化冰试验,对所述混凝土桥面板模型设置所述保温层,所述混凝土桥面板模型四周覆盖所述泡沫塑料板,形成保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度水膜,水膜随着所述混凝土桥面板模型在不同的温度工况下一起降温,然后给碳纤维发热线通电让混凝土桥面板模型升温,整个升温过程持续至混凝土桥面板模型表面冰层大面积融化,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;在四面保温处理条件下,融雪化冰试验共进行3组,每组选择不同的冷库环境温度进行;

步骤4、进行在三面保温处理情况下的融雪化冰试验,对所述混凝土桥面板模型三面覆盖所述泡沫塑料板,形成三面保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度水膜,水膜随着所述混凝土桥面板模型在不同的温度工况下一起降温,然后给碳纤维发热线通电让混凝土桥面板模型升温,整个升温过程持续至混凝土桥面板模型表面冰层大面积融化,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;在三面保温处理条件下,融雪化冰试验共进行3组,每组选择不同的冷库环境温度进行;

步骤5、进行在四面保温处理情况下的预加热试验,对混凝土桥面板模型四周覆盖所述泡沫塑料板,形成四面保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度的水膜,对所述混凝土桥面板模型预加热防止水膜结成冰层,模拟实际情况中的路桥面预加热防止路面积水结冰的过程,在不同温度工况下对混凝土桥面板模型进行降温,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;在四面保温处理情况下,预加热试验共进行3组,每组选择不同的冷库环境温度进行;

步骤6、进行在三面保温处理情况下的预加热试验,对所述混凝土桥面板模型三面覆盖所述泡沫塑料板,形成三面保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度的水膜,对所述混凝土桥面板模型预加热防止水膜结成冰层,模拟实际情况中的路桥面预加热防止路面积水结冰的过程,在不同温度工况下对混凝土桥面板模型进行降温,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;在三面保温处理情况下,预加热试验共进行3组,每组选择不同的冷库环境温度进行。

10.如权利要求9所述的试验方法,其特征在于,所述水膜厚度设置为2-7cm,所述冷库温度设定范围为-15℃~-1℃。