抗凝冰微表处路用性能及抗凝冰效果试验分析

为满足冬季凝冰地区道路路面特殊的使用环境,采用等质量置换法将微表处集料中的矿粉置换为抗凝冰填料,制备成抗凝冰微表处.通过掺入不同掺量的抗凝冰填料,对比分析微表处混合料的路用性能及抗凝冰效果的变化规律.结果表明:抗凝冰填料的掺入对微表处的耐磨耗性能、抗水损性能有一定的负面作用,对抗滑性能略有降低;微表处混合料中盐分的析出抑制了路面结冰,延长冰层的形成时间及降低冰层形成后的强度.与普通微表处相比,抗凝冰微表处具有较好的抑制凝冰效果.     

超滑表面防冰与疏冰机理研究

为解决高湿度条件下超疏水表面防冰失效问题,提出了一种新型多孔超滑表面。基于自组装技术,提出新型超滑表面(HPO-SLIP)涂层表面制备方法,即通过构建超疏水粗糙多孔基底进而涂覆润滑油制备获得超滑表面,并对其润湿特性和微观形貌进行表征,最后对其防冰与疏冰特性进行实验研究。实验结果表明:与超疏水表面相比,超滑表面冷凝液滴孤立冻结,无"冰桥"扩展,结冰扩散速度慢;超滑表面与冷凝冻结液滴接触属于固-油-固接触模型,油膜动态迁移分布影响成核结冰;对于疏冰特性,超滑表面冰黏附剪切强度比亲水表面低一个数量级。综合分析发现,与亲水表面、超疏水纳米草表面、超疏水微纳复合表面相比,超滑表面具有最优的防冰传播特性与疏冰性能,可以有效减少冰积累量。     

埃洛石防冰涂料的制备及性能研究

制备了含有埃洛石气凝胶的防冰涂层,对比了埃洛石和埃洛石气凝胶2种填料对涂料的机械强度、粘度、结冰温度和疏水性的影响。通过扫镜电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、接触角检测和结冰温度测试等方法对试样进行了表征。研究结果表明,埃洛石气凝胶能够有效地提升涂料的机械强度、疏水性和结冰率等性能。     

橡胶颗粒防冻性沥青路面结构组合研究

为研究橡胶颗粒沥青混合料作为沥青路面不同层位与ATB、AC结构组合下沥青路面的防冻性能的变化规律,通过ANSYS有限元软件模拟冰层的受力过程,分析不同路面结构组合下的荷载响应效果.结果表明:橡胶颗粒沥青混合料作为上面层时具有较好的防冻性能;作为中面层时可明显提高路面抗车辙性能,但破冰性能降低.最后,建议采用ATB作下面...     

氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

矿料分异处理对沥青混合料抗滑性能的影响

为了定量评价矿料分异处理对路面抗滑性能的改善效果,选择石灰岩和玄武岩2种抗磨性能差异较大的矿料做分异处理,建立了平均衰变速率(ADR)和平均波动幅度(AAF)2个指标,分别用来表征抗滑性能的衰减速率和波动剧烈程度.同时,基于ADR和AAF进一步定量分析了不同分异配比值对抗滑性能的影响.结果表明,分异化处理能够改善沥青路面的抗滑性能,加剧抗滑性能波动的剧烈程度,降低抗滑性能的衰变速率,延缓其衰变进程.但不同分异配比值对抗滑性能的影响截然不同,合理选择分异配比值,可以降低抗滑性能的衰减速率,生成新的纹理构造,从而显著地改善混合料的抗滑性能.     

微波加热技术在清除道路积冰中的应用

在我国北方寒冷地区的冬季,道路积冰严重妨碍交通,并且现有设备不能有效地对其清除.针对这种状况,提出了应用微波加热技术清除道路积冰的设想,并通过理论分析和实验证实了冰不易吸收微波,而路面材料能够吸收大量微波.因此,微波能够透过冰层加热路面,使贴近路面的冰层融化,消除冰层与路面之间的结合力,以便很容易地利用除冰机械对其清除.在参考了现有的各种清冰除雪机的基础上,设计出了专门用于清除道路积冰的微波除冰机原理图.     

基于水泥混凝土路面抗滑耐磨性能的研究

现有资料表明,水泥混凝土路面抗滑能力不足,随着使用年限的增加其抗滑性能下降很快,良好的抗滑能力能够增强汽车轮胎与路面的摩擦力,可以减少交通事故的发生.水泥混凝土路面细集料的耐磨性能够改善路面的长期抗滑能力,选用高耐磨性能的路面材料是改善水泥混凝土路面抗滑能力的重要措施,能够从本质上解决水泥混凝土路面抗滑能力快速降低的问题.通过水泥混凝土工作性对路面抗滑性能影响的研究,得出机制砂、天然砂和标准砂制作的水泥砂浆都会随水灰比的增大,其抗弯拉、抗压强度逐渐降低,流动度和磨损量逐渐变大;水泥砂浆磨损量随屈服应力的增加逐渐降低,耐磨性能逐渐增强,且屈服应力和磨损量之间具有较好的线性对应关系,相关系数都在0.89以上.     

开都河第一分水枢纽钢闸门防冰冻技术研究

开都河第一分水枢纽的钢闸门在冬季运行时,闸门周边与水接触的部位会结冰,致使闸门不能正常启闭。本文针对此问题,通过分析严寒地区的钢闸门各种防冰冻技术措施,最终选用发热电缆防冻,用发热电缆进行热交换,融化冰层,防止水面结冰与形成新冰层,从而保证了闸门的正常工作,并取得了较好的经济效果。     

基于大数据统计分析探讨影响沥青路面抗滑性能的因素

依托甘肃省高速公路路面技术状况数据库,结合笔者多年从事高速公路路面检测经验,总结分析影响沥青路面抗滑性能的主要因素,进而为控制和加强沥青路面抗滑性能提出了建议.沥青路面抗滑性能是车辆橡胶轮与路面表面接触后对车轮摩擦能力大小的表征,目前的规范中高速公路路面主要用构造深度、横向力系数作为规范表征指标.笔者长期从事甘肃省高速公路路面技术状况检测,掌握大量路面构造深度和横向力系数检测数据,所在单位依托大量路面检测数据成立了省级重点实验室.笔者基于大量数据信息,对路面抗滑性能进行了逐年统计分析、追踪观察,进而总结出了沥青路面抗滑性能的主要影响因素、不同阶段不同因素影响作用的变化及衰减特性,进而为提高路面抗滑性能提出建议.     

NovaChip超薄磨耗层施工技术在金丽温高速公路温州段养护罩面中的应用

本文通过超薄磨耗层施工技术NovaChip在金丽温高速公路的具体应用,主要就试验路段的概况、材料及设备的选择、配合比设计、路面病害处理、施工工艺、试验路段检测等方面进行了分析,结果表明：施工效率更高,路面结构层的粘结情况良好,造价降低,提高了路面的抗滑性能,解决了路面横向排水、冬季结冰等问题。     

表面纹理对水泥吸波路面微波除冰性能的影响

为了增强水泥混凝土路面除冰效率,本文制备了吸波及疏水涂层,并在此基础上,构建了8种不同表面纹理,用于探究表面纹理、吸波材料对微波升温性能的影响。首先,以石墨为微波吸收剂,掺加纳米SiO2制备了兼具疏水和吸波性能的水泥基涂层;通过机器学习改进铺砂法获得不同纹理的平均构造深度(mean texture depth ,MTD);为了评估MTD对微波升温效率、均匀性的影响,采用课题组自行研发的微波除冰车进行微波升温试验;同时,测试了普通及涂层混凝土表面的接触角,进行了冰-混凝土冰粘附性剪切试验,用于评价本文所制备涂层的除冰效果。最后,为了保证本研究设计涂层的抗滑性能,还进行了表面抗滑摆值测试。结果表明: 不同程度纹理和吸波涂层两者耦合作用增强水泥路面的吸波升温效率,但纹理对升温均匀性有负面影响;当MTD从0.41 mm(未处理表面)提高至2.11mm时,吸波涂层试件的吸波升温效率提高1.42倍。同时,涂层也显著增强了试件表面的接触角,接触角从25.5°提升至104°,进而冰粘附强度降低。当设计厚度为1.5 mm时,在满足抗滑性的同时涂层仍具有较好的吸波性能。     

纵向摩擦系数在路面抗滑性能评价中的应用

为分析纵向摩擦系数在路面抗滑性能评价中的应用,首先研究了SAFEGATE摩擦系数测试车的组成及工作原理。通过选取高等级公路典型断面结构作为测试路段,采用摆式仪和SAFE-GATE摩擦系数测试车测定相应的摆值与纵向摩擦系数,回归出二者之间的相关关系式,据此得出路面设计和养护的纵向摩擦系数标准。最后选取典型道路路面,提出抗滑性能纵向摩擦系数的检测与分析方法。结果表明,利用纵向摩擦系数表征路面的抗滑性能是切实可行的。     

等离子体射流防冰性能实验研究I.DBD-PA参数化分析及防冰效果验证

在冰风洞中开展了结冰条件下NACA0012机翼模型的等离子体射流防冰性能实验研究.设计加工了等离子体射流激励器并粘接于机翼表面,热电偶巧妙埋设于激励器下方以检测防冰效果.实验验证了激励器掩埋电极上方等离子体射流的防冰性能,考察了防冰性能随激励电压和激励频率等参数变化的规律.     

进口导向叶片热气防冰系统试验

通过设计导向叶片热气防冰试验方案,开展了针对不同的外部结冰来流参数条件下导向叶片的防冰试验研究.得到了不同防冰热气引气流量下导向叶片表面温度的变化情况,通过摄像记录了整个试验过程.了解了防冰热气引气流量不足情况下导向叶片前缘以及叶盆的结冰情况.试验结果对于分析叶片结冰状态下表面流动换热机理,优化设计叶片内部热气流道,提高进口导向叶片的防冰能力有重要参考价值.     

直升机进气道防冰试验方法设计与试验初探

进气道结冰是飞机结冰中最危险的情况,造成降低发动机功率、增大了飞行负载等一系列危害,因此,发动机进气道防冰试飞尤为重要。本文在对国军标及适航相关标准研究的基础上,结合国外结冰的地面试验及飞行试验方法,设计了一种新的进气道防冰系统测试及试验方法,并开展试验验证,通过对试验结果深入分析发现了试验方法的不足,对后续直升机进气道的防冰试验具有指导意义。     

等离子体射流防冰性能实验研究Ⅱ.流向和展向布置DBD-PA防冰性能比较

在冰风洞中开展了结冰条件下NACA0012翼型的流向和展向分布等离子体射流防冰性能对比实验.设计加工了基于介质阻挡放电技术的流向和展向分布等离子体射流激励器并粘接于翼型表面,热电偶巧妙埋设于激励器下方以检测防冰效果.结果表明,展向分布等离子体射流激励器在裸露电极上方无法生成等离子体射流,故而会有明冰生成,防冰效果较差,而流向分布激励器在来流的作用下能够部分弥补这一缺陷,具有更好的防冰效果.     

冷却塔的防冰技术研究

冷却塔的百叶窗结冰是北方冷却塔普遍存在的问题。百叶窗结冰会影响塔的冷却效果,增加结构负荷,降低结构的使用寿命,破坏冷却塔的填料,不可避免地造成冷却效率降低,增加反转化冰的频率,造成能耗高、风机故障频繁。通过对冷却塔结冰原因的分析和防冰解决方案的可行性研究,给出了具体解决方案,并应用于实际,取得良好的效果和经济效益。利用该防冰技术可以有效解决冬季北方百叶窗结冰的难题。     

基于区域三维纹理特征的路面抗滑性能评估

为实现路面抗滑性能非接触式测量,提出应用新型区域三维纹理特征来表征沥青路面形貌构造并评估路面抗滑性能.使用便携式高分辨率三维激光扫描仪采集不同类型沥青路面纹理数据,同时使用动态摩擦系数测试仪采集其路面抗滑性能数据,并分别使用70和15 km/h时的动态摩擦系数值代表高速与低速状态下的路面抗滑性能.通过相关性分析和多元线性回归,发现路面抗滑性能与多个区域三维纹理特征参数的共同作用有关.建立前馈神经网络预测模型,使用多个区域三维纹理特征参数预测高速与低速状态下的路面抗滑性能.结果表明,区域三维纹理特征参数对动态摩擦系数测试仪在70 km/h时测得的路面抗滑性能预测能力为77%,对15 km/h时测得的路面抗滑性能预测能力为69%,证实了区域三维纹理特征参数与路面抗滑性能之间存在非线性联系.     

直升机进气道防冰试验方法设计与试验

进气道结冰是飞机结冰中最危险的情况,有可能降低发动机功率、增大了飞行负载等一系列危害,因此,发动机进气道防冰试飞尤为重要。在对国军标及适航相关标准研究的基础上,结合国外结冰的地面试验及飞行试验方法,设计了一种新的进气道防冰系统测试及试验方法,并开展试验验证。通过对试验结果深入分析发现了试验方法的不足,对后续直升机进气道的防冰试验具有指导意义。