[发明专利]一种适合桥面防治冰雪的碳纤维发热线及其布设方法

说明书

本发明公开了一种适合桥面防治冰雪的碳纤维发热线及其布设方法，包括碳纤维发热体、包覆在碳纤维发热体外的绝缘层，套设在绝缘层外的绝缘阻燃层，套设在绝缘阻燃层的PVC护套，碳纤维发热体由金属导线组成，该金属导线与电源线连接，所述绝缘层包括内绝缘层，外绝缘层，所述内绝缘层分为两层，第一层为玻璃纤维编织层、第二层为云母带编织层；碳纤维发热线在桥面铺装层中的布设高度分别设为13cm、15cm，布设间距为5cm、10cm，环境温度为‑2℃，风速为2级，平均速度为2.5m/s，冰层厚度为5cm。

技术领域

本发明涉及桥面防治冰雪的技术领域，特别是涉及一种适合桥面防治冰雪 的碳纤维发热线及其布设方法。

背景技术

交通运输是人类文明的生命线，是支持经济增长基础结构的一个重要组成 部分，是我国国民经济的命脉。公路是交通运输设施的重要组成部分之一，公 路及城市桥梁的建设和正常运营，对整个国民经济的发展起着举足轻重的作用。 随着我国经济的快速发展，公路及城市道路建设发展迅猛。2015年全国公路通 车总里程为457.7万公里，其中高速公路建设成就令世人瞩目，中国高速公路 发展从1988年首条高速公路的建成通车实现中国大陆高速公路零的突破，到 2015年底，高速公路通车总里程达到12.5万公里，已超过美国跃居世界第一。

冰雪会使行车的危害系数增加，主要原因是冰雪改变的路况，路面上冰雪 的集聚会导致车轮与路面间的摩擦力减小。路面积雪还会影响车辆的行驶速度， 甚至造成交通阻塞严重影响运输效率。同时，汽车的制动距离也会变长，如果 车速过快、转弯太急，都可能发生交通事故。美国有研究表明，同一时期内有 雪的天气每百万车辆每公里就会发生5.86起的车辆碰撞、刮擦事故；而在没有 雪的天气，每百万车辆每公里，车辆发生碰撞、刮擦事故仅为0.41起，二者之 间有高达13倍多的差异。桥梁和隧道是道路的咽喉，当降雪时更容易发生交通 事故并且任何事故都可能引发重大恶性事故。有资料显示我国南北方隧道交通 事故季节分布中，发生在冬季的比例约占45％左右。因此道路，桥梁和隧道除冰 雪要给予足够的重视。

碳纤维是一种新型的高性能纤维增强材料，具有高强度、高模量、耐高温、 耐磨、抗疲劳、耐腐蚀、抗蠕变、导电和导热等诸多优异性能。用碳纤维作为 电热体有着金属、PTC等电热体所不可比拟的诸多的优异性能。碳纤维发热体是 一种纯黑体材料，因此具有升温迅速、热滞后小、发热均匀、热辐射传递距离 远、热交换速度快等特点；工作过程中光通量远远小于金属发热体的电热管， 电热转换效率高达98％以上，比金属发热提高30％；抗拉强度高，在相同的允许 的电流负荷面积下，碳纤维的强度比金属丝高一倍，在使用过程中不会发生折 断，因此，在电热过程中抗拉强度没有什么改变，断线不起弧,有效杜绝火灾的发生；体积小，重量轻，有效减轻构件重量，从而提高了构件技术性能化学性 能；稳定耐腐蚀，不易被氧化，在无氧状态下加热到3000度，其机械性能不发 生任何变化，在电热状态下克服了金属丝、碳化硅电热体强度低，易氧化烧断 的缺点；使用寿命长，碳纤维发热体与建筑同寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适合桥面防治冰雪的碳纤维发 热线及其布设方法。

本发明采用如下技术方案：一种适合桥面防治冰雪的碳纤维发热线，所述 碳纤维发热线包括碳纤维发热体、包覆在碳纤维发热体外的绝缘层，套设在绝 缘层外的绝缘阻燃层，套设在绝缘阻燃层的PVC护套，碳纤维发热体由金属导 线组成，该金属导线与电源线连接，所述绝缘层包括内绝缘层，外绝缘层，所 述内绝缘层分为两层，第一层为玻璃纤维编织层、第二层为云母带编织层。

进一步的，所述绝缘层采用以下材料之一，玻璃纤维编织层、云母带编织 层、聚四氯乙烯、聚全氟乙丙烯、氟橡胶，碳纤维发热丝按截面上碳纤维单丝 的数量分为3000根单丝、6000根单丝、12000根单丝、24000根单丝四个型号， 其电阻分别为140Ω/m，70Ω/m，31Ω/m，17Ω/m。