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摘 要：目前我国东北西北、华北地区冬季的气温常在零度以下，多雨雪，多面积雪、结冰现象严重，严重影响行车安全，研究碳纤维发热电缆路面融雪技术，不仅能消除冬季路面积雪、结冰隐患，对发展循环经济、保护环境具有重要的经济和社会效益。
关键词：路面融雪;碳纤维发热电缆;24k
我国交通事业近些年发展迅速，伴随着出现了一系列的安全与能耗问题。如我国东北、西北、华北地区冬季的气温常在零度以下，且雨雪天气较多，路面表面容易积雪和结冰造成安全事故，特别是在桥梁、弯道、匝道及隧道进出口处更为严重。目前公路上除雪化冰主要有三类方法，清除法、融化法及添加剂融雪法。清除法分人工清除和机械清除，人工清除费工费力，效率低下;机械清除，对路面有容易破坏路面。融化法分融雪剂融化和热融化法，目前市场上的大多数融雪剂都对路面有一定的腐蚀性，会加速路面的损坏;热融化法主要可分为碳纤维发热电缆融雪，热管法，太阳能热融化法电热丝融化法，流体加热法，红外热管加热融化法，导电沥青法，导电混凝土法。添加剂融雪法，主要是通过在沥青混凝土路面中添加橡胶颗粒物融雪，但是使用添加剂，改变了路面结构，降低了路面性能，减少了路面寿命。
1 碳纤维特性
含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。
碳纤维发热线和普通的金属发热电，缆相比在多个方面都具备着相应的优势。在价格上，同等长度下碳纤维发热线的价格仅有金属发热线的1/10，但在生热上却较为迅速，其最高运行温度可超过 100℃。除此之外，在热转化效率上碳纤 维发热线也要高于金属发热线，并且对于混凝土结构的影响相对较小。正是因为这诸多的优势，才使得碳纤维发热在道路工程中的应用成为现实。通过将内部布有碳纤维发热线的混凝土结构板布置在桥面、路面等关键地段上，可以解决地面结冰的问题，避免了使用化学融雪剂给环境带来的损害，做到了时刻保障冬季交通安全，对于交通事业的发展也有一定的促进作用。
2 室内实验
（1）实验材料：24k碳纤维2组，12.5 m/组，230w/组;沥青混凝土原料0.08 m?;温度传感器6个;接收主机2台;冰柜2台;钢丝网及隔热膜。
（2）实验方法：制两组50 cm*80 cm*10 cm的长方体模块，在模块中布设隔热膜与钢丝网，钢丝网距离顶部4 cm，将碳纤维绑扎在钢丝网上，绑扎间距10 cm与15 cm，倒入搅拌好的沥青混凝土。待沥青混凝土凝固后脱模，将两放入调至最低档-26℃的冰柜中。
（3）观察接收主机的温度变化，10 cm约2 h后，模块中央温度传感器达到12℃，模块表面传感器温度达到0℃，温度提升速度约为0.22℃/min;15 cm约2.3 h后，模块中央温度传感器达到16℃，模块表面传感器温度达到0℃，温度提升速度约为0.19℃/min。
3 室外实验
（1）实验材料：24k碳纤维4组，12.5 m/组，230w/组;沥青混凝土原料0.6 m?;温度传感器3个;接收主机1台;钢丝网及隔热膜。
（2）实验环境：天气晴，温度平均气温-7℃，白天-5℃，夜晚-10℃，内蒙通辽地区。
（3）实验方法：在一条沥青混凝土路面挖1.5 m*4 m*
10 cm的坑，放入隔熱膜与钢丝网，钢丝网距离顶部4 cm，将碳纤维绑扎在钢丝网上，绑扎间距10 cm，倒入搅拌好的沥青混凝土。
（4）观察接收主机的温度变化，白天升温约2.7 h后，模块中央温度传感器达到6℃，模块表面传感器温度达到0.6℃，温度提升速度约为0.035℃/min;夜晚升温约3.4 h后模块中央温度传感器达到2℃，模块表面传感器温度达到0.1℃，温度提升速度约为0.05℃/min。
4 小结
碳纤维发热电缆敷设路面中，有明显的化雪除冰的效果，建设成本也低，但耗电量较大，运营成本大大增加，与国家的节能环保政策相悖，建议与光伏供电同时使用;为了更好地提升融雪效果，建议融雪系统配套道路冰雪监测系统，实现系统融雪系统智能化。
参考文献：
[1]李盛林，孟祥拴，邱序庭.国内外道路除雪装置[J].筑路机械与施工机械化，2003（1）：17-19.
[2]Luo S，Yang X.Performance evaluation of high-elastic asphalt mixture containing deicing agent Mafilon[J].Construction & Building Materials，2015， 94：494-501.
[3]沈磊.道路融雪剂对环境的影响及对策[J].中国科技信息，2009（11）：28-29.
[4]刘楠.公路用融雪剂应用研究现状与发展趋势[J].北方交通，2012（1）：6-8.
[5]杨亚新.基于碳纤维发热线与路面凝冰预警装置有机结合的智能化融冰除雪系统应用技术研究[J].公路交通科技，2017（3）：100-102.
[6]符养斌，黄有波，李炎锋，等.碳纤维与电缆加热用于道路融雪对比分析[J].中国科技信息，2017（1）：42-45.
[7]罗二娟.高速公路碳纤维融冰化雪技术控制系统研究[J].筑路机械与施工机械化，2017（1）：81-90.
[8]李光明，丁文霞，杨健琳.融雪剂的作用机理及危害分析研究[J].交通科技，2011（1）：78-80.
关键词：路面融雪;碳纤维发热电缆;24k
我国交通事业近些年发展迅速，伴随着出现了一系列的安全与能耗问题。如我国东北、西北、华北地区冬季的气温常在零度以下，且雨雪天气较多，路面表面容易积雪和结冰造成安全事故，特别是在桥梁、弯道、匝道及隧道进出口处更为严重。目前公路上除雪化冰主要有三类方法，清除法、融化法及添加剂融雪法。清除法分人工清除和机械清除，人工清除费工费力，效率低下;机械清除，对路面有容易破坏路面。融化法分融雪剂融化和热融化法，目前市场上的大多数融雪剂都对路面有一定的腐蚀性，会加速路面的损坏;热融化法主要可分为碳纤维发热电缆融雪，热管法，太阳能热融化法电热丝融化法，流体加热法，红外热管加热融化法，导电沥青法，导电混凝土法。添加剂融雪法，主要是通过在沥青混凝土路面中添加橡胶颗粒物融雪，但是使用添加剂，改变了路面结构，降低了路面性能，减少了路面寿命。
1 碳纤维特性
含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。
碳纤维发热线和普通的金属发热电，缆相比在多个方面都具备着相应的优势。在价格上，同等长度下碳纤维发热线的价格仅有金属发热线的1/10，但在生热上却较为迅速，其最高运行温度可超过 100℃。除此之外，在热转化效率上碳纤 维发热线也要高于金属发热线，并且对于混凝土结构的影响相对较小。正是因为这诸多的优势，才使得碳纤维发热在道路工程中的应用成为现实。通过将内部布有碳纤维发热线的混凝土结构板布置在桥面、路面等关键地段上，可以解决地面结冰的问题，避免了使用化学融雪剂给环境带来的损害，做到了时刻保障冬季交通安全，对于交通事业的发展也有一定的促进作用。
2 室内实验
（1）实验材料：24k碳纤维2组，12.5 m/组，230w/组;沥青混凝土原料0.08 m?;温度传感器6个;接收主机2台;冰柜2台;钢丝网及隔热膜。
（2）实验方法：制两组50 cm*80 cm*10 cm的长方体模块，在模块中布设隔热膜与钢丝网，钢丝网距离顶部4 cm，将碳纤维绑扎在钢丝网上，绑扎间距10 cm与15 cm，倒入搅拌好的沥青混凝土。待沥青混凝土凝固后脱模，将两放入调至最低档-26℃的冰柜中。
（3）观察接收主机的温度变化，10 cm约2 h后，模块中央温度传感器达到12℃，模块表面传感器温度达到0℃，温度提升速度约为0.22℃/min;15 cm约2.3 h后，模块中央温度传感器达到16℃，模块表面传感器温度达到0℃，温度提升速度约为0.19℃/min。
3 室外实验
（1）实验材料：24k碳纤维4组，12.5 m/组，230w/组;沥青混凝土原料0.6 m?;温度传感器3个;接收主机1台;钢丝网及隔热膜。
（2）实验环境：天气晴，温度平均气温-7℃，白天-5℃，夜晚-10℃，内蒙通辽地区。
（3）实验方法：在一条沥青混凝土路面挖1.5 m*4 m*
10 cm的坑，放入隔熱膜与钢丝网，钢丝网距离顶部4 cm，将碳纤维绑扎在钢丝网上，绑扎间距10 cm，倒入搅拌好的沥青混凝土。
（4）观察接收主机的温度变化，白天升温约2.7 h后，模块中央温度传感器达到6℃，模块表面传感器温度达到0.6℃，温度提升速度约为0.035℃/min;夜晚升温约3.4 h后模块中央温度传感器达到2℃，模块表面传感器温度达到0.1℃，温度提升速度约为0.05℃/min。
4 小结
碳纤维发热电缆敷设路面中，有明显的化雪除冰的效果，建设成本也低，但耗电量较大，运营成本大大增加，与国家的节能环保政策相悖，建议与光伏供电同时使用;为了更好地提升融雪效果，建议融雪系统配套道路冰雪监测系统，实现系统融雪系统智能化。
参考文献：
[1]李盛林，孟祥拴，邱序庭.国内外道路除雪装置[J].筑路机械与施工机械化，2003（1）：17-19.
[2]Luo S，Yang X.Performance evaluation of high-elastic asphalt mixture containing deicing agent Mafilon[J].Construction & Building Materials，2015， 94：494-501.
[3]沈磊.道路融雪剂对环境的影响及对策[J].中国科技信息，2009（11）：28-29.
[4]刘楠.公路用融雪剂应用研究现状与发展趋势[J].北方交通，2012（1）：6-8.
[5]杨亚新.基于碳纤维发热线与路面凝冰预警装置有机结合的智能化融冰除雪系统应用技术研究[J].公路交通科技，2017（3）：100-102.
[6]符养斌，黄有波，李炎锋，等.碳纤维与电缆加热用于道路融雪对比分析[J].中国科技信息，2017（1）：42-45.
[7]罗二娟.高速公路碳纤维融冰化雪技术控制系统研究[J].筑路机械与施工机械化，2017（1）：81-90.
[8]李光明，丁文霞，杨健琳.融雪剂的作用机理及危害分析研究[J].交通科技，2011（1）：78-80.