Противогололедное покрытие и дорожная конструкция

Изобретение относится к строительству дорог. Противогололедная решетка содержит основание в виде ячеистой структуры из непроводящего материала и взаимосвязанные с основанием нагревательные элементы, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику электроэнергии. Нагревательные элементы выполнены токопроводящими, размещены в каждом ребре жесткости ячеистой структуры и образуют с ребрами жесткости ячеистой структуры терморешетку. Дорожная конструкция имеет грунтовое основание, на котором размещено противогололедное покрытие с несущим покрытием из асфальтобетона или бетона и/или асфальта. Технический результат - снижение энергозатрат за счет нагрева непосредственно поверхности покрытия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к строительству дорог, а более точно касается строительства противогололедных покрытий, в том числе при дорожном строительстве тротуаров и/или проезжей части.

Известны шероховатые дорожные покрытия.

Известно шероховатое дорожное покрытие, содержащее шероховатый щебеночный слой, нанесенный на рулонный материал, который затем наклеивают на дорожное полотно материалом шероховатого слоя вверх (патент Великобритании №1545471, МКИ Е 01 С 11/24, 1979).

Известно шероховатое дорожное покрытие, содержащее шероховатый щебеночный слой, уложенный на слой распределенного по покрытию вяжущего. Щебеночный слой выполнен по ширине дорожного полотна составным из продольных полос с переменной по полосам прочностью по износу с последовательным уменьшением прочности в стороны от полос наката.

Известно противогололедное покрытие преимущественно зимних ледяных дорог в виде цилиндрических лунок, расположенных на ледяной поверхности в шахматном порядке, наклоненных в сторону движения транспортных средств и заполненных крупнозернистным песком (авт. св. СССР №1087603, опубл. 1984 г.).

Известно дорожное покрытие, содержащее несущий слой, основание, электронагреватель, размещенный между несущим слоем и основанием, и систему электропитания нагревателя (патент РФ №2114240, МКИ Е 01 С 11/26, опубл. 1998 г.). Несущий слой покрытия выполнен из отдельных плит, каждая из которых имеет выемку со стороны основания, а электронагреватель выполнен в виде плоских панелей, каждая из которых размещена в выемке соответствующей плиты, при этом между панелью и основанием размещен тепловой экран, например, в виде тепломата в обкладках из стеклопластика.

Известна дорожная конструкция, содержащая противогололедное устройство, размещенное под проезжей частью и тротуаром, в теле земляного полотна (авт. св. СССР №1779701, МКИ Е 01 С 11/26, опубл. 1992). Противогололедное устройство имеет объединенные в секции нагревательные элементы. При этом каждый элемент выполнен в виде цилиндрического изолятора с расположенными по торцам электродами и заполнен угольной массой, а каждая секция соединена с источником питания через ключевой элемент, управляющий вывод которого связан с выходом распределительного щита, работающего по принципу бегущей волны.

Известное техническое решение нагревает тело земляного полотна, что требует значительных энергозатрат и поэтому мало экономично. Кроме того, снижается срок службы дорожного покрытия, так как возникают собственные температурные напряжения, приводящие к образованию температурных трещин.

Задачей предлагаемого изобретения является создание противогололедных покрытий, предотвращающих образование гололеда и являющихся технологичными и экономичными.

Техническим результатом является снижение энергозатрат за счет нагрева непосредственно поверхности.

Другим техническим результатом является увеличение срока службы дорожного покрытия за счет предотвращения образования температурных трещин дорожного полотна вследствие сборной (блочной) конструкции противогололедного покрытия.

Поставленная задача решается тем, что противогололедное покрытие содержит основание и взаимосвязанные с основанием нагревательные элементы, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику электроэнергии, при этом основание выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала, а нагревательные элементы выполнены токопроводящими, размещены в каждом ребре жесткости ячеистой структуры и образуют с ребрами жесткости ячеистой структуры терморешетку.

Целесообразно, чтобы нагревательные элементы были бы размещены по меньшей мере через одно ребро жесткости ячеистой структуры.

Целесообразно также, чтобы в ребрах жесткости ячеистой структуры были выполнены отверстия для размещения в них токопроводящих нагревательных элементов.

Ребра жесткости ячеистой структуры могут быть выполнены перфорированными.

Также целесообразно, чтобы ячеистая структура была выполнена с возможностью обеспечения стока воды с противогололедного покрытия.

Поставленная задача решается также тем, что дорожная конструкция содержит грунтовое основание и расположенное на нем противогололедное покрытие, которое содержит собственное основание и взаимосвязанные с собственным основанием нагревательные элементы, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику электроэнергии, при этом собственное основание выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала, а нагревательные элементы выполнены токопроводящими, размещены в каждом ребре жесткости ячеистой структуры и образуют с ячейками основания терморешетку, при этом ячейки и терморешетка покрыты несущим покрытием из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.

Предлагаемое изобретение поясняется описанием и чертежами, на которых:

Фиг.1 - противогололедное покрытие согласно изобретению;

Фиг.2 - противогололедное покрытие согласно изобретению;

Фиг.3 - принципиальная электрическая схема последовательного соединения ячеек терморешетки;

Фиг.4а, фиг.4б - принципиальная электрическая схема питания противогололедного покрытия от электрической сети однофазного тока;

Фиг.5 - принципиальная электрическая схема питания противогололедного покрытия от электрической сети трехфазного тока.

Фиг.6 - дорожная конструкция согласно изобретению.

Противогололедное покрытие (фиг.1 и фиг.2) содержит основание 1, которое выполнено в виде ячеистой структуры из непроводящего материала.

В ребрах жесткости 3 ячеек 2 ячеистой структуры размещены токопроводящие нагревательные элементы 4, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику энергии 5, и образующие с ячейками 2 основания 1 терморешетку.

Ребра жесткости 3 могут быть сплошными (фиг.1) или содержать отверстия 6 (фиг.2), или быть выполнены перфорированными.

В качестве непроводящего материала для ребер жесткости могут быть использованы материалы, например полиэтилен или полипропилен, или полиэфир.

Нагревательные элементы 4 могут быть впрессованы в ребро жесткости 3 (фиг.1) или размещены в них путем протягивания через отверстия 6 или перфорацию (фиг.2).

Для нагревательных элементов используют стальную анодированную ленту или ленту из нихрома в виде пучка или одной проволоки. Количество устанавливается теплотехническими расчетами.

Нагревательные элементы 4 могут быть размещены в каждом ребре жесткости 3. Однако для равномерности нагрева можно размещать нагревательные элементы через одно ребро жесткости. Можно размещать нагревательные элементы и через большее число ребер жесткости при необходимости снижения риска замыкания нагревательных элементов.

Ячейки 2 могут быть выполнены различной формы в виде объемных сот, квадратов, ромбов и т.д., что определяют дизайнерскими и технологическими задачами и возможностями.

Ячеистая структура может содержать в любой комбинации сплошные ячейки 7 или ячейки 8, полость которых наполнена заполнителем. В качестве заполнителя может быть использован щебень различной фракции, песок, песчано-гравийная смесь, местный грунт, бетон, асфальтобетон и т.п.

Электрическая схема подсоединения ячеек 2 к источнику энергии 5 может быть параллельной (фиг.1) или последовательной (фиг.3).

Принципиальная схема последовательного соединения ячеек 2 с перфорацией в терморешетки иллюстрируется (фиг.3).

Противогололедные покрытия, имеющие малые поверхности, например площадки перед входом в здания, могут содержать основание 1 из одной секции с электрическим сопротивлением R_э и питанием от сети однофазного тока с ручным регулятором тока (9) (фиг.4а) или с автоматическим регулятором тока (10) (фиг.4б), где задающим элементом является датчик температуры (11), располагаемый внутри ячеистой структуры основания 1.

Противогололедные покрытия, имеющие большие поверхности, могут содержать основание 1, выполненное в виде сборки из нескольких секций, каждая из которых имеет электрическое сопротивление R_э (фиг.5).

Для больших противогололедных покрытий и обеспечения большей симметричности и экономичности целесообразно использовать трехфазный источник энергии, а также переключатели 12 переключения со "звезды" на "треугольник". При этом обеспечиваются большая симметричность и экономичность питающих трехфазных цепей.

Противогололедное покрытие может быть выполнено с возможностью обеспечения стока воды с противогололедного покрытия.

Сток воды может быть обеспечен наклоном за счет разной высоты ячеек 2 ячеистой структуры основания 1 либо устройством основания 1 с наклоном.

Для обеспечения стока воды крайние ячейки 2 ячеистой структуры основания 1 могут быть выполнены наклонными.

Для отвода талой воды могут быть по краям противогололедного покрытия установлены желобы, полиэтиленовые трубки и т.п.

Устройство дорожной конструкции согласно изобретению поясняется и иллюстрируется фиг.6.

На фиг.6 показана дорожная конструкция, содержащая грунтовое основание 13 и расположенное на нем противогололедное покрытие с собственным основанием 1, которое выполнено в виде сборной ячеистой структуры из непроводящего материала. В ребрах жесткости 3 ячеистой структуры размещены токопроводящие нагревательные элементы 4, образующие электрическую цепь, подсоединенную к источнику энергии 5, и образующие с ячейками 2 основания 1 терморешетку. Ячейки и терморешетка покрыты несущим покрытием 14 из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.

Устройство дорожной конструкции осуществляется следующим образом.

На фиг.7 показано устройство дорожной конструкции, содержащей грунтовое основание 13, включающее подстилающий грунт 15, выравнивающий слой песка 16, теплоизолирующий слой 17, например, из пенополистирола, щебень 18 и слой асфальтобетона 19, поверх которого установлена терморешетка 20 и верхний слой асфальбетона - несущее покрытие 14.

Для дорожных конструкций целесообразно использовать терморешетку 20 в виде сплошной георешетки с прямоугольными, квадратными ячейками, высота которых значительно меньше их продольных размеров, в которые впрессованы заводским способом нагревательные элементы, как показано на фиг.8, как наиболее выдерживающую высокие дорожные нагрузки. Однако могут использоваться и любые терморешки, согласго изобретению. При устройстве дорожной конструкции (по фиг.7) слой асфальтобетона 19 может не укладываться и терморешетка непосредственно размещается и впрессовывается в несущее покрытие 14. Фиг.7 - дорожная конструкция согласно изобретению. Фиг.8 - терморешетка дорожной конструкции (вид сверху).

Сначала устраивается грунтовое основание 13 для дорожного покрытия. На подготовленное грунтовое основание 13 укладывают собственное основание 1 противогололедного покрытия в виде, например, сплошной георешетки или полой ячеистой структуры, которую наполняют заполнителем, в качестве которого может быть использован щебень различной фракции, песок, песчано-гравийная смесь, местный грунт. Ячейки и терморешетку покрывают несущим покрытием 14 из асфальтобетона или бетона и/или асфальта.

Нагревательные элементы 4 подключают к источнику электроэнергии.

Гололед образуется при температуре, близкой к фазовому переходу воды в лед, от -1 до +1°С. При этой температуре нагревательные элементы 4 нагреваются, электрическая энергия превращается в тепловую. Регулируя силу тока, получают температуру, достаточную для таяния. При температурах, отстоящих от температуры фазового перехода, в том числе при минусовых, гололед не образуется и нагревательные элементы отключены.

Дорожное покрытие согласно изобретению может быть использовано при строительстве дорог, автомобильных мостов, тротуаров, пандусов.

Противогололедное покрытие может быть использовано при строительстве площадок автостоянок, площадок у магазинов, общественных мест, деловых центров, полов ангаров, цехов и т.д.

Кроме того, противогололедное покрытие можно использовать при строительстве футбольных полей и спортивных площадок.

Противогололедное покрытие согласно изобретению является экономичным, так как нагревается верхняя поверхность.

Терморешетку можно изготавливать в заводских условиях, что делает технологичным процесс установки противогололедного покрытия.

Терморешетка может быть выполнена любых размеров и мощностей нагрева. Размеры секций дорожных конструкций могут быть такими же, как размеры выпускаемых заводских георешеток, м²: 7,5, 11,25, 13,75.

1. Противогололедная терморешетка, характеризующаяся тем, что она выполнена в виде ячеистой структуры - георешетки из непроводящего материала, а нагревательные элементы - токопроводящими и размещены в ребрах жесткости ячеистой структуры.

2. Противогололедная терморешетка по п.1, отличающаяся тем, что нагревательные элементы размещены по меньшей мере через одно ребро жесткости ячеистой структуры.

3. Противогололедная терморешетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в ребрах жесткости ячеистой структуры выполнены отверстия для размещения в них токопроводящих нагревательных элементов.

4. Противогололедная терморешетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что основание выполнено с возможностью стока воды.

5. Дорожная конструкция, содержащая грунтовое основание и расположенную на нем противогололедную терморешетку, выполненную по п.1, отличающаяся тем, что терморешетка покрыта несущим слоем из асфальтобетона, или бетона, и/или асфальта.