摘要：相比传统除冰方式,微波可穿透冰层并选择性加热路面,进而破坏冰对路面的粘附性。针对现有吸波混凝土应用于整个面层,进而导致吸波骨料利用率不足的问题,本工作设计了一种具有吸波功能层的路面结构。首先综合对比分析了三种吸波骨料与石灰岩的微波升温特性、微波耐久性、骨料与水泥石粘附性以及经济性能,选择综合性能较好的吸波骨料;然后探究了不同粒径的吸波骨料的升温速率和替代石灰岩后其对混凝土力学性能的影响程度,以及不同厚度的吸波混凝土上、下表面温度及上下表面温度差变化规律,推荐了最佳的吸波骨料替换粒径及功能层厚度;最后研究了石墨掺量对微波均匀性及力学强度的影响,推荐了最佳石墨掺量。结果表明:在四种骨料中,磁铁矿的综合性能较好;磁铁矿的粒径为16~19 mm时升温速率最快,且其替换相应粒径的石灰岩所制备的吸波混凝土结构强度比普通混凝土高50%,吸波混凝土功能层设计厚度为5 cm可保证材料的最优利用率。同时,3%的石墨掺量可改善微波加热的均匀性并满足力学要求。研究结果可为微波除冰应用于道路及机场路面提供参考。

摘要：微波除冰技术作为一种新型除冰方式,具有除冰率高、绿色无污染等优点,然而微波除冰的效率问题成为了制约该技术应用的关键。为提高混凝土微波除冰效率,将一定掺量(0,3%,6%,9%,12%,15%)的3种吸波掺料(Fe_(3)O_(4),SiC,石墨)掺入涂层黏结溶剂,制备混凝土吸波涂层。利用开放式微波发射系统,对表面涂刷吸波涂层的混凝土进行无冰升温试验和微波除冰试验,针对吸波涂层对混凝土微波加热效率、微波除冰性能的影响进行研究,并对比分析了不同吸波涂层对混凝土微波除冰性能的影响。结果表明:Fe_(3)O_(4)吸波涂层、SiC吸波涂层、石墨吸波涂层均能提高混凝土表面的升温速率,增强混凝土的微波加热效率和微波除冰性能;随着吸波涂层中吸波掺料掺量的增加,混凝土试件表面的升温速率先增大后减小,Fe_(3)O_(4),SiC,石墨的最佳掺量分别为9%,9%,12%;石墨吸波涂层对混凝土微波加热效率和微波除冰性能的改善效果最佳,其次为Fe_(3)O_(4)吸波涂层,最后为石墨吸波涂层;在最佳掺量下,Fe_(3)O_(4)吸波涂层、SiC吸波涂层、石墨吸波涂层使混凝土微波加热效率分别提高了148.73%,81.8%,156.95%,使混凝土微波除冰性能提高了129.62%,67.12%,245.11%。

摘要：为了增强水泥混凝土路面除冰效率,制备了吸波及疏水涂层,并在此基础上,构建了8种不同表面纹理,用于探究表面纹理、吸波材料对微波升温性能的影响。首先,以石墨为微波吸收剂,掺加纳米SiO_(2)制备了兼具疏水和吸波性能的水泥基涂层;通过机器学习改进铺砂法获得不同纹理的平均构造深度(mean texture depth,MTD);为了评估MTD对微波升温效率、均匀性的影响,采用课题组自行研发的微波除冰车进行微波升温试验;同时,测试了普通及涂层混凝土表面的接触角,进行了冰-混凝土冰黏附性剪切试验,用于评价本文所制备涂层的除冰效果。最后,为了保证本文设计涂层的抗滑性能,还进行了表面抗滑摆值测试。结果表明:不同程度纹理和吸波涂层两者耦合作用增强水泥路面的吸波升温效率,但纹理对升温均匀性有负面影响;当MTD从0.41 mm(未处理表面)提高至2.11mm时,吸波涂层试件的吸波升温效率提高1.42倍。同时,涂层也显著增强了试件表面的接触角,接触角从25.5°提升至104°,进而冰黏附强度降低。当设计厚度为1.5 mm时,在满足抗滑性的同时涂层仍具有较好的吸波性能。

摘要：冬季冰雪侵害对道路交通产生了严重的威胁,各种传统的除冰方法都存在或多或少的缺陷,微波除冰是一种新型除冰方法,使用微波进行除冰具有绿色环保、除净率高的特点,利用自主设计的开放式微波除冰仪器对微波除冰过程中混凝土的表面温度分布规律进行了研究,结果表明,微波除冰过程中,混凝土表面温度分布呈现出中心区域高、周围温度低的现象。温度分布具有方向性,混凝土表面温度沿微波源波导口的长边方向的温度衰减速度快于短边方向的温度衰减速度。微波源高度越高,混凝土表面中心点的温度越低,加热范围越大,混凝土表面的加热均匀性更好。当微波源高度位于40 mm时,混凝土道面的除冰面积为83.4 cm^(2)。

摘要：分析微波频率和道面材料特性对机场道面微波除冰效率的影响。运用COMSOL Multiphysics建立微波除冰仿真模型,采用自主设计的微波除冰装置进行试验研究。以混凝土表面升温至0℃的升温速率作为除冰效率的评价指标。研究结果表明:微波能够透过冰层加热混凝土,使冰层与混凝土表面脱离;相对于频率为2.45 GHz微波,频率为5.8 GHz微波穿透深度降低到45%,除冰效率提高了5倍左右;相对于普通混凝土,掺入"铁黑"吸波材料的混凝土除冰效率提高了1.8倍左右;仿真结果与试验结果较接近,验证了仿真模型具有较高的准确性,微波除冰方法具有一定的可行性。

摘要：为有效提升冬季道路微波除冰效率,对微波辐射端口高度进行了一定研究。在微波除冰机理分析的基础上,通过COMSOL Multiphysics建立仿真模型,研究微波场分布特性和辐射端口高度对除冰效率的影响,并采用微波除冰室内试验对仿真结果进行验证。结果表明:冰层具有透波特性,微波能够透过冰层加热路面;在竖直方向上,微波在波导中正弦变化,在辐射腔中略有降低,在空气中快速衰减,在介质中逐渐损耗;随着辐射端口高度升高,混凝土表面平均微波发热功率和混升温速率都表现为先减低、后升高、再降低的趋势,且在辐射端口高度为55 mm时,平均微波发热功率密度达到最大,为299.30 kW/m,升温速率也达到最快,为1.031℃/s;试验结果与仿真结果一致。因此,道路微波除冰中最佳辐射端口高度应设计为55 mm,这对于微波除冰技术的应用具有一定指导作用。

摘要：为拓展微波加热的应用领域,对微波路面除冰进行了研究。为使辐射天线与沥青负载近距离达到较好匹配,改善加热区域,减少波导阵列的加热盲区,设计了矩形口径喇叭。在此基础上,还设计了带有不同倾斜角的斜角喇叭,测试了斜角喇叭天线在沥青混合料为加热负载时的驻波比,做了实际的加热对比实验。对实验结果进行了分析,得到不同斜角喇叭在沥青料加热中的性能和使用高度,发现15°斜角喇叭符合微波除冰等近距离加热要求。