CN113846528B - 一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法，包括粉料输送管道、电磁搅拌缸、成品储料仓、骨料出料口、石墨输送管道、钢纤维退磁器、钢纤维运输管道、钢纤维搅拌缸，其特征在于，所述电磁搅拌缸、石墨输送管道、钢纤维退磁器和钢纤维搅拌缸从左到右依次排列，所述钢纤维运输管道连通钢纤维搅拌缸，并从右向左横穿钢纤维退磁器中部，钢纤维运输管道的末端安装在电磁搅拌缸右侧上方，所述石墨输送管道位于钢纤维运输管道的上方，并与钢纤维运输管道连通。本发明通过提高融雪沥青混凝土内导电材料的桥接率，从而提高了导电通路率，最终提高了融雪路面的融雪化冰效果。

Description

一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法
技术领域
本发明涉及融雪沥青混凝土制备领域，尤其涉及一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法。
背景技术
路面积雪结冰对道路通行安全造成巨大的安全隐患，据不完全统计冬季有三分之一的交通事故发生在雨雪冰冻等恶劣气象条件下，在长大纵坡、急转弯、隧道进出口等特殊路段交通事故率会更高。
融雪路面是在混凝土材料内部添加一定量的导电填料（石墨、钢纤维等），使得路面具有一定的导电能力，通过通电或感应加热技术，使得路面整体温度升高，以达到融雪除冰的目的。由于融雪沥青混凝土内纤维状导电材料能够桥接短程导电材料形成电路闭环，缩短电荷的运行线路，因此导电材料桥接后导电率会呈几何倍数增加，有效提高导电率。
现有融雪沥青混凝土的制备为在拌和过程中直接添加导电材料，由于现有拌和站搅拌时无法人为控制，通常制备的融雪沥青混凝土桥接效果随机，导致导电率低，大大影响了后续融雪过程的融雪温度和速率。因此，亟需一种提高自修复融雪沥青混凝土中导电材料的导电通路率，从而最大限度地提升自融雪技术的加热速率和温度，提升自融雪效果。
发明内容
本发明的目的是为了提高融雪沥青混凝土自融雪技术的加热速率和温度，而提出的一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种提高融雪路面导电通路率的拌和站，包括粉料输送管道、电磁搅拌缸、成品储料仓、骨料出料口、石墨输送管道、钢纤维退磁器、钢纤维运输管道、钢纤维搅拌缸，所述电磁搅拌缸、石墨输送管道、钢纤维退磁器和钢纤维搅拌缸从左到右依次排列，所述钢纤维运输管道连通钢纤维搅拌缸，并从右向左横穿钢纤维退磁器中部，钢纤维运输管道的末端安装在电磁搅拌缸一侧上方，所述石墨输送管道位于钢纤维运输管道的上方，并与钢纤维运输管道连通，所述骨料出料口位于粉料输送管道和钢纤维运输管道的末端上方，所述成品储料仓位于电磁搅拌缸下方；所述电磁搅拌缸包括搅拌缸缸体、电磁铁、搅拌缸正极电极板、沥青喷射装置、搅拌装置、搅拌缸负极电极板、沥青输送管道和沥青储存桶，所述搅拌装置安装在搅拌缸缸体内部，电磁铁有两个且对称分布安装在搅拌缸缸体左右两侧，搅拌缸正极电极板和搅拌缸负极电极板分别安装在搅拌缸缸体前、后内壁，沥青储存桶安装在搅拌缸缸体右侧，并与沥青输送管道的前端相连通，沥青喷射装置安装在沥青输送管道上方，并与沥青输送管道的末端部分相连通；所述石墨输送管道包括螺旋搅拌器和石墨输送管道外壳，所述螺旋搅拌器安装在石墨输送管道外壳内部，且螺旋搅拌器和石墨输送管道外壳均为绝缘体；所述钢纤维搅拌缸包括钢纤维搅拌缸缸体和钢纤维螺旋搅拌器，所述钢纤维螺旋搅拌器安装在钢纤维搅拌缸缸体内部；所述成品储料仓包括成品储料仓仓体、储料仓正极电极板、储料仓负极电极板、隔板和发热管，所述储料仓正极电极板、储料仓负极电极板分别安装在成品储料仓仓体前、后侧内壁，隔板从左向右等距安装在成品储料仓仓体内部，所述发热管嵌入隔板内部。
优选的，所述电磁搅拌缸、成品储料仓的磁场强度能够使钢纤维平行于磁感线方向。
优选的，一种提高融雪路面导电通路率的拌和方法，包括以下步骤：
S1:确定沥青标号和高温动力粘度，根据石墨、钢纤维所受安培力和粘滞阻力，计算沥青高温动力粘度和沥青密度，最终确定电磁搅拌缸的搅拌温度和成品储料仓的温度；
S2：石墨通过石墨输送管道内的螺旋搅拌器运送，开启钢纤维退磁器，同时钢纤维经钢纤维搅拌缸搅拌后进入钢纤维运输管道，再运送至石墨输送管道连通处，进行钢纤维和石墨的预桥接；
S3：输送一批预桥接后的钢纤维和石墨至电磁搅拌缸后，关闭钢纤维运输管道和石墨输送管道，开启电磁搅拌缸的电磁铁0.5~1min；
S4：开启搅拌缸正极电极板和搅拌缸负极电极板，向电磁搅拌缸通入电流5~8min后开启沥青喷射装置；
S5：开启电磁搅拌缸的搅拌装置进行拌和，再开启粉料输送管道，并开启骨料出料口投放骨料，继续拌和；
S6：开启钢纤维运输管道和石墨输送管道，重复S4至S7的步骤，直至完成所需的自融雪融雪沥青混凝土的制备量；
S7：开启电磁搅拌缸的投放板，将制备好的自融雪融雪沥青混凝土投放至成品储料仓储存，开启成品储料仓的储料仓正极电极板和储料仓负极电极板，通入电流5~8min后关闭。
优选的，融雪沥青混凝土中钢纤维长度为7mm~9mm，掺量为2%~6%，石墨为半径为2mm~8mm的鳞片石墨，掺量为15%~20%。
与现有技术相比，本发明提供了一种提高融雪路面导电通路率的拌和站和拌和方法，具备以下有益效果：
1、本发明提出一种利用电磁场耦合装置、基于同向电流相互吸引的原理，提高融雪沥青混凝土中石墨和碳纤维的桥接效果，提高导电率，最大限度地提升融雪技术的加热速率和温度，最终提升融雪效果。
2、与传统制备融雪沥青混凝土的装置相比，本发明运用钢纤维退磁器对钢纤维进行退磁，在减少钢纤维团聚的同时，防止钢纤维带磁而与具有抗磁性的石墨相互排斥，影响桥接效果。
3、与传统制备融雪沥青混凝土的装置和方法相比，本发明运用带有绝缘螺旋搅拌器的石墨输送管道，利用静电吸附原理，增加石墨的静电感应量，提高石墨的静电吸附力，增强石墨和钢纤维的预桥接效果。
4、与传统制备融雪沥青混凝土的装置相比，本发明运用带有电场的成品储料仓，在进一步增强桥接效果的同时，能够做到“随时取用，随时桥接”，桥接作用不受时间限制。同时运用带有发热管的成品储料仓，能够保持融雪沥青混凝土的温度，防止融雪沥青混凝土因温度骤降而产生离析，并且保证桥接过程的正常进行。
5、本发明提出一种利用电磁场耦合方法提高融雪沥青混凝土中石墨和碳纤维的桥接效果，提高导电率，最大限度地提升自融雪技术的加热速率和温度，最终提升自融雪效果。
6、与传统制备融雪沥青混凝土的制备方法相比，本发明先喷射沥青对石墨和钢纤维进行粘接，再投放粉料和骨料，利用液体沥青的粘性，有效增强了桥接效果，提高导电率。
因此，本发明通过提高融雪沥青混凝土内导电材料的桥接率，从而提高了导电通路率，最终提高了融雪路面的融雪化冰效果。
附图说明
图1为一种提高融雪路面导电通路率的拌和站的三维示意图；
图2为一种提高融雪路面导电通路率的拌和站的正视图；
图3为电磁搅拌缸的三维示意图；
图4为电磁搅拌缸的俯视图；
图5为石墨输送管道的三维示意图；
图6为钢纤维搅拌缸的三维示意图；
图7为钢纤维搅拌缸的俯视图；
图8为成品储料仓的三维示意图；
图9为成品储料仓的俯视图；
图10为一种提高融雪路面导电通路率的拌和站的方法流程图。
图中：1、粉料输送管道，2、电磁搅拌缸，3、成品储料仓，4、骨料出料口，5、石墨输送管道，6、钢纤维退磁器，7、钢纤维运输管道，8、钢纤维搅拌缸，2-1、搅拌缸缸体，2-2、电磁铁，2-3、搅拌缸正极电极板，2-4、沥青喷射装置，2-5、搅拌装置，2-6、搅拌缸负极电极板，2-7沥青输送管道，2-8沥青储存桶，3-1、成品储料仓仓体，3-2、储料仓正极电极板，3-3、储料仓负极电极板，3-4、隔板，3-5、发热管，5-1、螺旋搅拌器，5-2、石墨输送管道外壳，8-1、钢纤维搅拌缸缸体，8-2、钢纤维螺旋搅拌器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图9所示，一种提高融雪路面导电通路率的拌和站，包括粉料输送管道1、电磁搅拌缸2、成品储料仓3、骨料出料口4、石墨输送管道5、钢纤维退磁器6、钢纤维运输管道7和钢纤维搅拌缸8，所述电磁搅拌缸2、石墨输送管道5、钢纤维退磁器6和钢纤维搅拌缸8从左到右依次排列，所述钢纤维运输管道7连通钢纤维搅拌缸8，从右向左横穿钢纤维退磁器6中部，钢纤维运输管道7的末端安装在电磁搅拌缸2右侧上方，所述石墨输送管道5位于钢纤维运输管道7的上方，并与钢纤维运输管道7连通，所述骨料出料口4位于粉料输送管道1和钢纤维运输管道7的末端上方，所述成品储料仓3位于电磁搅拌缸2下方。
所述电磁搅拌缸2包括搅拌缸缸体2-1、电磁铁2-2、搅拌缸正极电极板2-3、沥青喷射装置2-4、搅拌装置2-5、搅拌缸负极电极板2-6、沥青输送管道2-7、沥青储存桶2-8，所述搅拌装置2-5安装在搅拌缸缸体2-1内部，电磁铁2-2安装在搅拌缸缸体2-1左右两侧对称分布，搅拌缸正极电极板2-3和搅拌缸负极电极板2-6分别安装在搅拌缸缸体2-1前、后内壁，沥青储存桶2-8安装在搅拌缸缸体2-1右侧，并与沥青输送管道2-7的前端相连通，沥青喷射装置2-4安装在沥青输送管道2-7上方，并与沥青输送管道2-7的末端部分相连通。
所述石墨输送管道5包括螺旋搅拌器5-1和石墨输送管道外壳5-2，所述螺旋搅拌器5-1安装在石墨输送管道外壳5-2内部，且螺旋搅拌器5-1和石墨输送管道外壳5-2均为绝缘体。
所述钢纤维搅拌缸8包括钢纤维搅拌缸缸体8-1、钢纤维螺旋搅拌器8-2，所述钢纤维螺旋搅拌器8-2安装在钢纤维搅拌缸缸体8-1内部。
所述成品储料仓包括成品储料仓仓体3-1、储料仓正极电极板3-2、储料仓负极电极板3-3、隔板3-4和发热管3-5，所述储料仓正极电极板3-2、储料仓负极电极板3-3分别安装在成品储料仓仓体3-1前、后侧内壁，隔板3-4从左向右等距安装在成品储料仓仓体3-1内部，所述发热管3-5嵌入隔板3-4内部。
实施例中自融雪融雪沥青混凝土采用110号沥青，其中钢纤维为7mm，掺量为4%，石墨为鳞片石墨，半径为0.2~0.3cm，掺量为20%。摊铺过程中摊铺速度采用2
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；
（1）根据石墨、钢纤维所受安培力和粘滞阻力，计算沥青高温动力粘度和沥青密度，最终确定电磁搅拌缸2搅拌温度和成品储料仓3温度不低于160℃。
（2）石墨通过石墨输送管道5内的螺旋搅拌器5-1运送，石墨本身有一定导电性的，但是由于选用的石墨粉末比较细，因此由于摩擦起电原理，石墨会产生轻微静电。开启钢纤维退磁器6，同时钢纤维经钢纤维搅拌缸8搅拌后进入钢纤维运输管道7，使得钢纤维先搅拌避免团聚，然后通过钢纤维退磁器6清除搅拌产生的磁性，避免与具有抗磁性的石墨相排斥，再运送至石墨输送管道5连通处，通过静电吸附原理，使得钢纤维与石墨吸附在一起，进行钢纤维和石墨的预桥接；
（3）输送一批预桥接后的钢纤维和石墨至电磁搅拌缸2后，关闭钢纤维运输管道7和石墨输送管道5，开启电磁搅拌缸的电磁铁2-2 3min，钢纤维在磁场作用下沿磁感线方向移动，使得钢纤维平行于地面方向。
（4）开启搅拌缸正极电极板2-3和搅拌缸负极电极板2-6，向电磁搅拌缸2通入电流5min后开启沥青喷射装置2-4。通入电流，由于同向电流相互吸引的原理，使得石墨和钢纤维相互吸引。
（5）开启电磁搅拌缸2的搅拌装置2-5进行拌和，再开启粉料输送管道1并开启骨料出料口4投放骨料，继续拌和。
（6）开启钢纤维运输管道7和石墨输送管道5，重复（2）至（5）的步骤，直至完成所需的自融雪融雪沥青混凝土的制备量；
（7）开启电磁搅拌缸2的投放板，将制备好的自融雪融雪沥青混凝土投放至成品储料仓3储存，开启储料仓正极电极板3-2和储料仓负极电极板3-3，通入电流5min后关闭。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高融雪路面导电通路率的拌和站，包括粉料输送管道（1）、电磁搅拌缸（2）、成品储料仓（3）、骨料出料口（4）、石墨输送管道（5）、钢纤维退磁器（6）、钢纤维运输管道（7）、钢纤维搅拌缸（8），其特征在于，所述电磁搅拌缸（2）、石墨输送管道（5）、钢纤维退磁器（6）和钢纤维搅拌缸（8）从左到右依次排列，所述钢纤维运输管道（7）连通钢纤维搅拌缸（8），并从右向左横穿钢纤维退磁器（6）中部，钢纤维运输管道（7）的末端安装在电磁搅拌缸（2）一侧上方，所述石墨输送管道（5）位于钢纤维运输管道（7）的上方，并与钢纤维运输管道（7）连通，所述骨料出料口（4）位于粉料输送管道（1）和钢纤维运输管道（7）的末端上方，所述成品储料仓（3）位于电磁搅拌缸（2）下方；所述电磁搅拌缸（2）包括搅拌缸缸体（2-1）、电磁铁（2-2）、搅拌缸正极电极板（2-3）、沥青喷射装置（2-4）、搅拌装置（2-5）、搅拌缸负极电极板（2-6）、沥青输送管道（2-7）和沥青储存桶（2-8），所述搅拌装置（2-5）安装在搅拌缸缸体（2-1）内部，电磁铁（2-2）有两个且对称分布安装在搅拌缸缸体（2-1）左右两侧，搅拌缸正极电极板（2-3）和搅拌缸负极电极板（2-6）分别安装在搅拌缸缸体（2-1）前、后内壁，沥青储存桶（2-8）安装在搅拌缸缸体（2-1）右侧，并与沥青输送管道（2-7）的前端相连通，沥青喷射装置（2-4）安装在沥青输送管道（2-7）上方，并与沥青输送管道（2-7）的末端部分相连通；所述石墨输送管道（5）包括螺旋搅拌器（5-1）和石墨输送管道外壳（5-2），所述螺旋搅拌器（5-1）安装在石墨输送管道外壳（5-2）内部，且螺旋搅拌器（5-1）和石墨输送管道外壳（5-2）均为绝缘体；所述钢纤维搅拌缸（8）包括钢纤维搅拌缸缸体（8-1）和钢纤维螺旋搅拌器（8-2），所述钢纤维螺旋搅拌器（8-2）安装在钢纤维搅拌缸缸体（8-1）内部；所述成品储料仓（3）包括成品储料仓仓体（3-1）、储料仓正极电极板（3-2）、储料仓负极电极板（3-3）、隔板（3-4）和发热管（3-5），所述储料仓正极电极板（3-2）、储料仓负极电极板（3-3）分别安装在成品储料仓仓体（3-1）前、后侧内壁，隔板（3-4）从左向右等距安装在成品储料仓仓体（3-1）内部，所述发热管（3-5）嵌入隔板（3-4）内部。
2.根据权利要求1所述的一种提高融雪路面导电通路率的拌和站，其特征在于，所述电磁搅拌缸（2）、成品储料仓（3）的磁场强度能够使钢纤维平行于磁感线方向。
3.根据权利要求1所述的一种提高融雪路面导电通路率的拌和站的拌和方法，其特征在于，其拌和方法包括以下步骤：
S1:确定沥青标号和高温动力粘度，根据石墨、钢纤维所受安培力和粘滞阻力，计算沥青高温动力粘度和沥青密度，最终确定电磁搅拌缸的搅拌温度和成品储料仓的温度；
S2：石墨通过石墨输送管道内的螺旋搅拌器运送，开启钢纤维退磁器，同时钢纤维经钢纤维搅拌缸搅拌后进入钢纤维运输管道，再运送至石墨输送管道连通处，进行钢纤维和石墨的预桥接；
S3：输送一批预桥接后的钢纤维和石墨至电磁搅拌缸后，关闭钢纤维运输管道和石墨输送管道，开启电磁搅拌缸的电磁铁0.5~1min；
S4：开启搅拌缸正极电极板和搅拌缸负极电极板，向电磁搅拌缸通入电流5~8min后开启沥青喷射装置；
S5：开启电磁搅拌缸的搅拌装置进行拌和，再开启粉料输送管道，并开启骨料出料口投放骨料，继续拌和；
S6：开启钢纤维运输管道和石墨输送管道，重复S4至S7的步骤，直至完成所需的自融雪融雪沥青混凝土的制备量；
S7：开启电磁搅拌缸的投放板，将制备好的自融雪融雪沥青混凝土投放至成品储料仓储存，开启成品储料仓的储料仓正极电极板和储料仓负极电极板，通入电流5~8min后关闭。
4.根据权利要求3所述的一种提高融雪路面导电通路率的拌和站的拌和方法，其特征在于，融雪沥青混凝土中钢纤维长度为7mm~9mm，掺量为2%~6%，石墨为半径为2mm~8mm的鳞片石墨，掺量为15%~20%。
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