微波对道面水泥混凝土除冰效率及耐久性的影响研究

发布时间：2020-04-27 12:10

【摘要】：我国北方地区冬季降雪量大,道路易积雪结冰,对于行车安全及运输效率极为不利。现有道路除冰方法均存在一定的局限性,快速、高效、彻底的进行道面除冰,对保障冬季行车安全与效率具有重要意义。现今将微波加热技术应用于道路除冰技术,通过微波加热路面融化冰雪能够实现快速高效的除冰目的。本文将粉煤灰、羰基铁粉、氧化铁粉和磁铁矿石掺加到水泥混凝土中,研究不同材料、不同掺量对混凝土力学性能及微波除冰效率的影响。掺加这些材料基本未对混凝土力学性能产生不利影响。掺加磁铁矿石能提高混凝土力学性能。对于混凝土力学性能来说,氧化铁粉最佳掺量为3%,羰基铁粉为5%,掺氧化铁粉优于羰基铁粉。研究微波除冰效率时,发现距离发射端8cm内,混凝土升温快速,随着深度的增加升温速率降低。微波除冰时,羰基铁粉混凝土热量集中在近表面,除冰效果好,其次为15%粉煤灰混凝土。最后,研究微波照射下不同材料对混凝土耐久性的影响。微波照射产生的温度变化使混凝土的吸水率变大,掺1mm-2mm磁铁矿的混凝土吸水率增大45.9%。微波融化条件下,掺加吸波材料不会加剧混凝土盐冻破坏程度。掺加氧化铁粉的混凝土在微波照射下盐冻损伤更大,而掺加磁铁矿的混凝土在不同条件下性质更稳定。
【图文】：

吹雪,发动机

机械法采用机械装置直接作用于积雪路面铲除冰雪的一种方法，是较为常见的除雪方法，除雪车按结构分为犁式，转子式，刷式。这些大型除雪设备除雪效率高，机械化程度高，但对于冰层与路面紧密结合的积冰道路，除雪车无法直接有效的分离冰层与路面。此外机械法中机械力较大，容易对路面造成物理破坏。（2）化学法化学法是通过铺撒融雪剂来降低路面上溶液的凝固点，延迟冰层和路面之间的粘结形成，达到除冰雪的目的。除冰盐一般含有氯化钠（NaCl）、氯化镁（MgCl2）和氯化钙（CaCl2）等，但多数融雪材料在低温下除雪效果一般，且盐会随融化的雪水流至道路两侧，易导致混凝土路面及周边混凝土附属设施严重剥蚀，降低路面力学性能，另外融雪材料随融化的冰水流动至道边易造成环境污染，，对植被生长不利[7]。（3）热力法热力法是加热道路内部能够被加热的材料，道路表面升温融冰化雪，从而除去冰雪，根据加热方式的不同分为内加热和外加热。

电磁波谱

图 1-2 电磁波谱图1.2.2 微波加热微波加热依靠物体自身吸收微波并转换成热能，达到自身整体升温的目的。传统加热方式的原理是热传导、对流和辐射。其热量从外部的加热装置传至材料，热量在材料内也是由表及里进行传递，导致材料内外存在温度梯度。所以传统加热方式容易加热不均匀，使材料局部过热。微波加热技术是材料在外加交变电磁场作用下，介质内极性分子极化，在电磁场的作用下呈有序性排列，改变了其原有的随机分布的取向。外加交变电磁场极性变更，有序的极性分子排列随之改变取向，如此进行往复运动。由于微波的高频特性，众多的极性分子频繁转向(约 108次/s)导致分子间相互摩擦碰撞产生大量的热，使电磁能转化为热能，从而使材料短时间内迅速升温[16]。不需一般的热传导过程，微波就能对材料整体同时加热，使内外同时升温，且加热速度快、加热均匀，耗能仅为一般加热方式的几分之一甚至几十分之一。微波加热具有以下几个特点[18]：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.41

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