一种新型路体结构.pdf

本发明属于道路领域，具体涉及一种新型路体结构。包括由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上的防潮层、防止热量往下传导流失的绝热层、发热电缆层、固定并保护发热电缆层的路面垫层和路面层，发热电缆层包括均布的多个发热区，发热区上并联有若干根平行排布的发热电缆，相邻发热电缆间形成匀热增摩间隙，相邻发热区之间留有加强固定间隙，每个发热区的至少一对相邻发热电缆间设置有感温探头，感温探头与发热电缆之间留有匀热间隙。本申请彻底解决路面结冰问题，在路面结冰前即对路面进行加热，保证路面不会结冰的同时又提高了路体的性能，防止路面冻结影响路体性能、缩短路体使用寿命。

1.  一种新型路体结构，其特征在于：包括由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层（1）上的防潮层（2）、防止热量往下传导流失的绝热层（3）、发热电缆层（6）、固定并保护发热电缆层的路面垫层（7）和路面层（8），所述发热电缆层包括均布的多个发热区，所述发热区上并联有若干根平行排布的发热电缆（62），相邻发热电缆间形成匀热增摩间隙（64），相邻发热区之间留有加强固定间隙（61），每个发热区的至少一对相邻发热电缆间设置有感温探头，所述感温探头与发热电缆之间留有匀热间隙（63），所述发热电缆层与绝热层之间还设置有用于将发热电缆层发出的热量均匀扩散开来的散热层（5），所述绝热层（3）与散热层之间还设置有用于将发热电缆层（6）发出的热量向路面反射的反射层（4），所述绝热层与反射层固连，所述散热层与所述绝热层（3）和反射层通过固定连接件连接。

2.  根据权利要求1所述一种新型路体结构，其特征在于：每个所述发热区具有独立电路，部分或全部发热区的独立电路之间并联。

3.  根据权利要求1所述一种新型路体结构，其特征在于：所述绝热层与反射层固连之间胶合固连，所述发热电缆层与路面垫层之间还设置有一层用于防止发热电缆层中的发热电缆拱起或扭曲的网状压靠层（51）。

4.  根据权利要求3所述一种新型路体结构，其特征在于：所述反射层（4）为铝箔层，所述散热层（5）为金属网层或金属板层，所述反射层或反射层和绝热层或反射层、绝热层和防潮上设有用于渗入路面垫层材料形成防错层加强固定柱的加强固定孔（71）。

5.  根据权利要求1－4任一权利要求所述一种新型路体结构，其特征在于：每个所述发热区的发热电缆之间设置有一端深入发热区、另一端延伸至发热电缆层边缘且深入端为盲端的硬质套管（9），所述感温探头设置于所述硬质套管（9）内，所述防冻路面还包括用于控制感温探头的有线或无线的温控器（10）。

6.  根据权利要求1－4任一权利要求所述一种新型路体结构，其特征在于：所述发热电缆为碳纤维电缆。

7.  根据权利要求1－4任一权利要求所述一种新型路体结构，其特征在于：所述路面垫层为水泥垫层。

8.  根据权利要求3所述一种新型路体结构，其特征在于：所述绝热层或绝热层与防潮层对应所述加强固定间隙位置缕空形成用于使路面垫层材料渗入到防潮层或路面基层上的延伸间隙，所述绝热层或绝热层与防潮层由延伸间隙分割形成多个绝热单元区或多个绝热单元区和防潮单元区。

9.  根据权利要求1－4任一权利要求所述一种新型路体结构，其特征在于：所述路面垫层（7）的厚度为2－5cm，所述发热电缆层边缘到所述路面基层边的距离为8－12cm。

10.  根据权利要求4所述一种新型路体结构，其特征在于：所述金属网还连接有接地线，所述发热电缆通过固定连接件与所述绝热层和/或散热层固连。

一种新型路体结构
技术领域
本发明属于道路领域，具体涉及一种在寒冷天气下可防止路面结冰的新型路体结构。
背景技术
现有常用的路面融雪除冰方法主要包括人工或机械清除法、撒融雪剂法等，融雪除冰效果都不理想，且只能在出现冰雪路面的情况下再进行融雪，不能在冰雪积在路面的前进行预防。现有最普遍使用的融雪剂还会损伤现有路面性能，且融雪速度慢、智能化程度低、效率低、能耗大等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种智能化程度高，可彻底解决路面冻结，防止路面冻结的新型路体结构。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种新型路体结构，包括由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层上的防潮层、防止热量往下传导流失的绝热层、发热电缆层、固定并保护发热电缆层的路面垫层和路面层，所述发热电缆层包括均布的多个发热区，所述发热区上并联有若干根平行排布的发热电缆，相邻发热电缆间形成匀热增摩间隙，相邻发热区之间留有加强固定间隙，每个发热区的至少一对相邻发热电缆间设置有感温探头，所述感温探头与发热电缆之间留有匀热间隙，所述发热电缆层与绝热层之间还设置有用于将发热电缆层发出的热量均匀扩散开来的散热层，所述绝热层与散热层之间还设置有用于将发热电缆层发出的热量向路面反射的反射层，所述绝热层与反射层固连，所述散热层与所述绝热层和反射层通过固定连接件连接。
固定连接件可选用钢钉、碳素钉或U形钉等。
电缆平行并联排布以及匀热增摩间隙的设置旨在当外界温度达到一定温度值以下时，路面散热较快，发热电缆发出的热量无法完全均匀散开即被散光，从而使得路面上的结冰形成一个起伏的形状反增加了路面的摩擦力，即离发热电缆较近的区域冰层低或无冰，离发热电缆较远的区域冰层厚，外界温度再往下降时无需提高发热电缆的功率或增大发热电缆排布密度来提高路面热量，在合理地排布发热电缆之间的间隙配合发热电缆的发热功率的前提下，可减少发热电缆的用量、降低能耗的同时保证路面的摩擦力不再减少。
发热电缆并联地设置，便于维修，同时一条断开也能保证其他条电缆正常工作，保障融雪除冰效果。
绝热层：用以阻挡热量传递，减少无效热损耗的构造层；防潮层：用于防止建筑地基或土壤的潮气透过地面的构造层。
本申请采用发热电缆产生的热量传导给路面层，并通过绝热层的设置将热量尽可能地向上方路面传导，提高热量利用效率。
匀热间隙的设置确保感温探头与发热电缆之间不会紧密挨近，从而保证所得的数据是发热电缆产生的热量在发热层均匀散开后得到的数据，为控温提供可靠的参考，确保路面的温度在尽可能的控制范围内，降低不必要的能耗，提高效率。
加强固定间隙可使在浇注路面垫层时垫层材料渗入到绝热层、防潮层或路面基层上的加强固定间隙，当绝热层对应加强固定间隙位置挖空时，垫层材料可渗入到防潮层上，当绝热层、防潮层对应加强固定间隙位置挖空时，垫层材料可渗入到路面基层上，从而对整个夹杂多种材料的路体进行整体加固，防止错层。
多个发热区的设置，既便于维修又便于施工，降低对用材的大幅面的要求，降低成本和施工难度。
散热层设置于发热电缆层与绝热层之间，可有效防止发热电缆产生的热量直接与绝热层接触，由于温度过高导致不必要的热损耗，散热层设置于底部可将电缆向下的热量充分吸收均匀散开，减少不必要的热损耗，提高热利用率。
光靠热量自身辐射以及路面垫层的传导会出现散热慢或散热不均，感温探头数据不准确等问题，本申请采用位于电缆底部的散热层吸收了大部分热量并尽可能地散开，再通过位于散热层下的反射层将热量向上反射，即实现热量向下走――热量被均匀散开――均匀后的热量再被向上反射的过程，从而使得散热层到路面垫层之间的区域为尽可能的匀温区即发热区为尽可能的匀温区，而感温探头恰设在该层次内，使得感温探头所检测到的温度是具有代表性的所在的发热区内的整体平均温度。同时散热层位于发热区底部实现在同一层内不损耗热量的同时使热量向下再向上的往复形式可延长热量传导的时间和路程，便于热量充分散开后再传导到路面，避免热量不均匀地直接向上传导，利于整个路体温度均匀。所以上述结构层的设计即利于路体加热均匀，同时也便于精确掌控温度，有效地开启或关闭发热部件，整套系统可控性和准确性高。
作为优选，每个所述发热区具有独立电路，部分或全部发热区的独立电路之间并联。从而便于维修和操控，一个独立电路损坏也不会影响到其他电路的正常运转。
作为优选，所述绝热层与反射层固连之间胶合固连，所述发热电缆层与路面垫层之间还设置有一层用于防止发热电缆层中的发热电缆拱起或扭曲的网状压靠层。
作为优选，所述反射层为铝箔层，所述散热层为金属网层或金属板层，所述反射层或反射层和绝热层或反射层、绝热层和防潮上设有用于渗入路面垫层材料形成防错层加强固定柱的加强固定孔。
加强固定孔的设置使得路面垫层往下渗从而形成防错层加强固定柱，提高路体强度。网状压靠层可选用比散热层的金属网层中金属线直径更小网格更大的金属网，从而保证压靠的强度、提高散热的速度，同时又能保证大部分的热量还能继续先往下走再往上反射的行径，大网格的设置可减少直接向上热量的吸收。孔的大小直径为1－3cm，过大容易造成热量向下流失，过小会造成强度低，起不到稳固路体的作用。
可采用金属网层作为散热层，从而使得路面基层能渗入到绝缘层上，并包裹住金属网和发热电缆从而可起到更好的固定金属网和发热电缆的作用，确保散热均匀。同时也可降低路面因夹层的设置造成错层的风险，提高路面的稳固性。
作为优选，每个所述发热区的发热电缆之间设置有一端深入发热区、另一端延伸至发热电缆层边缘且深入端为盲端的硬质套管，所述感温探头设置于所述硬质套管内，所述防冻路面还包括用于控制感温探头的有线或无线的温控器。
通过温控器时时收集感温探头采集的温度数据，对路面温度进行分析，达到温控器指定的开起发热电缆的温度时，温控器即发出指令发热电缆通电开始发热，每个发热区可根据实际发热区面积大小设置一个或多个感温探头，确保测的准确性，同时便于查出每一区域内的发热电缆是否正常运转，便于维修。
作为优选，所述发热电缆为碳纤维电缆。
作为优选，所述路面垫层为水泥垫层。
作为优选，所述绝热层或绝热层与防潮层对应所述加强固定间隙位置缕空形成用于使路面垫层材料渗入到防潮层或路面基层上的延伸间隙，所述绝热层或绝热层与防潮层由延伸间隙分割形成多个绝热单元区或多个绝热单元区和防潮单元区。
本申请的绝热层和防潮层可与发热电缆层同样分成多个单元，即便于施工，又可使路面垫层材料渗入到防潮层或路面基层上增加路体强度。
作为优选，所述路面垫层的厚度为2－5cm，所述发热电缆层边缘到所述路面基层边的距离为8－12cm。
路面垫层的厚度在2－5 cm时，既能保证发热电缆的热量被充分利用，同时又保证路面垫层能很好地保护发热电缆层。发热电缆层边距路面基层边8－12 cm，整个路面受热均匀，同时又保证路面基层与水泥垫层和路面层之间具有足够宽的连接面，保证路体的强度。
作为优选，所述金属网还连接有接地线，所述发热电缆通过固定连接件与所述绝热层和/或散热层固连。
在实际运用中为确保发热有效进行，每个发热区都设置一组发热系统，每组发热系统之间的电路为独立电路，独立电路之间并联，每独立电路中又可包含多条并联的发热电缆，从而尽可能地缩小损耗，提高整个系统的使用寿命，单条电缆失效也不会影响整个发热系统的运转。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、         本申请可广泛运用到冬天温度较低的地区，可应用到高速公路或普通公路上解决高速公路、普通公路路面结冰造成汽车行驶发生交通事故问题；还可应用到露天的公共场所解决混凝土结构路面（广场）结冰造成行人出行安全隐患问提；对于一些生产企业，还可运用本申请的结构解决厂区室外冬天气温过低混凝土货物装卸平台结冰，造成工厂装卸作业安全隐患问题。
2、         本申请结构简单、智能化程度高、能耗低、使用寿命长。
3、         本申请彻底解决路面结冰问题，在路面结冰前即对路面进行加热，保证路面不会结冰的同时又提高了路体的性能，防止路面冻结影响路体性能、缩短路体使用寿命。同时采用碳纤维电缆，具有很高的安全性，加热温度也不会过高，过高的温度同样会对路体性能造成影响，通过本申请路体的设计可延长路体的使寿命，提高路面的安全性。
4、         匀热增摩间隙的设置旨在当外界温度达到一定温度值以下时，路面散热较快，发热电缆发出的热量无法完全均匀散开即被散光，从而使得路面上的结冰形成一个起伏的形状反增加了路面的摩擦力，即离发热电缆较近的区域冰层低或无冰，离发热电缆较远的区域（匀热增摩间隙中心位置）冰层厚，外界温度再往下降时无需提高发热电缆的功率或增大发热电缆排布密度来提高路面热量，在合理地排布发热电缆之间的间隙配合发热电缆的发热功率的前提下，可减少发热电缆的用量、降低能耗的同时保证路面的摩擦力不再减少。
附图说明
图1是本申请结构示意图一；
图2是本申请结构示意图二；
图3是本申请的路面上随气温的变化摩擦力变化情况表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例一：
一种新型路体结构，包括由下至上依次铺设在已找平并清理干净的路面基层1上的防潮层2、防止热量往下传导流失的绝热层3、发热电缆层6、固定并保护发热电缆层的路面垫层7和路面层8，所述发热电缆层包括均布的多个发热区，所述发热区上并联有若干根平行排布的发热电缆62，相邻发热电缆间形成匀热增摩间隙64，相邻发热区之间留有加强固定间隙61，每个发热区的至少一对相邻发热电缆间设置有感温探头，所述感温探头与发热电缆之间留有匀热间隙63，所述发热电缆层与绝热层之间还设置有用于将发热电缆层发出的热量均匀扩散开来的散热层5，所述绝热层3与散热层之间还设置有用于将发热电缆层6发出的热量向路面反射的反射层4，所述绝热层与反射层固连，所述散热层与所述绝热层3和反射层通过固定连接件连接。每个所述发热区具有独立电路，部分或全部发热区的独立电路之间并联。所述路面垫层为水泥垫层。
每个所述发热区的发热电缆之间设置有一端深入发热区、另一端延伸至发热电缆层边缘且深入端为盲端的硬质套管9，所述感温探头设置于所述硬质套管9内，所述防冻路面还包括用于控制感温探头的有线或无线的温控器10。
所述发热电缆为碳纤维电缆。本申请选用长丝碳纤维电缆。
所述绝热层对应所述加强固定间隙位置缕空形成用于使路面垫层材料渗入到防潮层延伸间隙，所述绝热层由延伸间隙分割形成多个绝热单元区。
所述路面垫层7的厚度为2cm，所述发热电缆层边缘到所述路面基层边的距离为8cm。
实施例二：
与上述实施例不同处在于所述绝热层与反射层固连之间胶合固连，所述发热电缆层与路面垫层之间还设置有一层用于防止发热电缆层中的发热电缆拱起或扭曲的网状压靠层51。所述反射层4为铝箔层，所述散热层5为金属网层或金属板层，本申请选用度金属网层，所述反射层或反射层和绝热层或反射层、绝热层和防潮上设有用于渗入路面垫层材料形成防错层加强固定柱的加强固定孔71。所述路面垫层7的厚度为5cm，所述发热电缆层边缘到所述路面基层边的距离为12cm。
所述金属网层还连接有接地线，每一片金属网压靠位置采用裸的金属丝进行连接，确保金属网的导热性较好。所述发热电缆通过固定连接件与所述绝热层固连，可在绝热层上打孔再通过装在所打孔上的U形钉将发热电缆固定在绝热层上。
实施例三：
与上述实施例不同处在于所述路面垫层7的厚度为3cm，所述发热电缆层边缘到所述路面基层边的距离为10cm。
实施例四：
与上述实施例不同处在于绝热层与防潮层对应所述加强固定间隙位置缕空形成用于使路面垫层材料渗入到路面基层上的延伸间隙，所述绝热层与防潮层由延伸间隙分割形成多个绝热单元区和防潮单元区。
在铺设路面时，将路面基层找平并清扫干净，然后先铺设防潮层、绝热层并在绝热层上铺设铝箔反射层，然后铺设散热层金属网，再在散热层上按照设计功率、间距均匀牢固地铺设碳纤维发热电缆，绝热层是固体，需在上面打孔便于用碳素U形钉或耐高温PVC材质U形钉固定碳纤维发热电缆，然后铺设预留硬质套管，并用塑料扎带固定，再将感温探头设在预留管中，最后将预留管管道末端封堵，感温探头安装在两根发热电缆之间，不与发热电缆接触，再压上压靠层，然后水泥垫层回填，水泥垫层选用水泥砂浆或豆石混凝土，水泥回填时注意保护铺装好的发热电缆，不可破坏发热电缆保护套层或改变发热电缆的铺装间距。再进行路面层铺设，可根据实际使用场所进行铺设，如 A ： 按高速普通公路的设计要求铺设混凝土路面层。 B ： 按普通路面的设计要求铺设混凝土路面层。 C：  按货品装卸平台的设计要求铺设混凝土层。
本申请彻底解决路面结冰问题，在路面结冰前即对路面进行加热，保证路面不会结冰的同时又提高了路体的性能，防止路面冻结影响路体性能、缩短路体使用寿命，同时在极寒天气下也能减少路面的冻结次数。同时采用碳纤维电缆，具有很高的安全性，加热温度也不会过高，过高的温度同样会对路体性能造成影响，通过本申请路体的设计可延长路体的使寿命，提高路面的安全性。
且本申请的设计根据电缆功率不同、排布密度不同形成在一定低温以下路面的摩擦力保持不变，如图3所示。