本發(fā)明屬于激光應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法。
背景技術(shù)：
冬季我國北方橋梁、人行道、公園廣場等公共場地，經(jīng)常發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，影響交通安全，極易造成行人摔倒等事故。
為了消除冰雪危害，保證道路交通安全，國內(nèi)外研究和應(yīng)用了一些有效的預(yù)防和清除路面冰雪的方法，大致分為人工清除、撒融雪劑清除、機械清除、熱力融雪、智能防冰除冰系統(tǒng)和路面涂層除冰等幾類。目前，傳統(tǒng)的人工機械除冰方法已經(jīng)很難滿足當(dāng)前交通建設(shè)和社會發(fā)展的需求，信息化、智能化交通安全保障體系建設(shè)將是我國交通運輸安全與應(yīng)急保障領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢。而新型的智能防冰除冰系統(tǒng)雖然能夠較好的達(dá)到主動防治冰雪的效果，但其成本、技術(shù)兩方面的原因約束了大范圍推廣使用的可能性。路面涂層技術(shù)施工簡單，成本低，對路面及環(huán)境的影響較小，但是其除冰效果不好。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物原理，提供了一種除冰效果好、施工簡單的的路面除冰方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法，包括如下步驟：
(1)在未結(jié)冰的路面預(yù)先刷涂一層發(fā)泡有機聚合物涂層，要求該發(fā)泡有機聚合物涂層對后續(xù)步驟中采用的激光束吸收率大于70％；該發(fā)泡有機聚合物涂層在路面無冰時刷涂或噴涂，涂層厚度0.01mm～1mm；
(2)當(dāng)路面上有冰層覆蓋且冰層未被機械碾壓時，輸出脈沖激光束，使激光束穿透冰層聚焦于路面的發(fā)泡有機聚合物涂層上，發(fā)泡有機聚合物涂層吸收激光后發(fā)生極速升溫，通過調(diào)節(jié)激光工藝參數(shù)控制激光功率密度使得發(fā)泡有機聚合物涂層產(chǎn)生劇烈燒蝕汽化現(xiàn)象，產(chǎn)生的蒸汽壓形成瞬間爆破沖擊波，撐裂激光聚焦輻照作用區(qū)及附近熱影響區(qū)的冰層，同時由于發(fā)泡有機聚合物涂層的熱傳導(dǎo)作用，將使得激光聚焦輻照作用區(qū)及附近熱影響區(qū)的冰層與發(fā)泡有機聚合物涂層接觸的界面發(fā)生薄層融化，即解除冰層與發(fā)泡有機聚合物涂層的固態(tài)附著力；
(3)橫向移動激光束的聚焦位置，即使得激光束沿路面橫向作軌跡掃描運動，掃描軌跡間隔一定距離，間隔距離小于等于激光聚焦輻照作用區(qū)及附近的熱影響區(qū)寬度；
(4)之后控制激光束縱向前進(jìn)一段距離，回到步驟(3)進(jìn)行橫向掃描；
(5)重復(fù)執(zhí)行步驟(4)，實現(xiàn)路面上經(jīng)過激光掃描的區(qū)域冰層碎裂；
(6)通過傳統(tǒng)掃雪鏟車將破碎的冰渣掃除。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明所述的基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法，通過發(fā)泡有機聚合物涂層的吸收激光、快速升溫、燒蝕汽化效應(yīng)，巧妙利用包裹冰層的約束作用產(chǎn)生爆破沖擊波，而破碎冰層，利用發(fā)泡有機聚合物涂層導(dǎo)熱效應(yīng)解除冰層與有機聚合物涂層的固態(tài)附著力，實現(xiàn)了路面的有效除冰。
2、本發(fā)明的基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法利用普通水泥或石質(zhì)路線與涂層材料的熔點差異，除冰過程激光對路面本身無影響，實現(xiàn)了無損除冰。
3、本發(fā)明所述的基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法，激光束穿過“透明”冰層而實現(xiàn)除冰，與覆冰層厚度無關(guān)，因此多厚的冰都可以除。
4、本發(fā)明利用了發(fā)泡有機聚合物涂層對激光束的高吸收率特性，使得除冰所需的激光能量大大小于傳統(tǒng)冰層直接吸收的激光除冰方法，激光器設(shè)備參數(shù)要求低，成本低，并且不會對路面造成損傷。
5、本發(fā)明采用激光掃描方法進(jìn)行除冰，可以與傳統(tǒng)除冰掃雪工程車輛集成在一體，相比傳統(tǒng)機械除冰、人工除冰方法，實現(xiàn)了無接觸除冰，快速、操作方便，特別適合于我國北方橋梁、人行道、公園廣場等公共場地的除冰，也可以用于冷庫、特種作業(yè)場地的激光快速防冰除冰。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明提供了一種基于激光約束汽化發(fā)泡聚合物的路面除冰方法，具體包括如下步驟：
(1)在未結(jié)冰的路面預(yù)先刷涂一層發(fā)泡有機聚合物涂層，要求該發(fā)泡有機聚合物涂層對后續(xù)步驟中采用的激光束吸收率大于70％；該發(fā)泡有機聚合物涂層可以在路面無冰時刷涂或噴涂，涂層厚度0.01mm～1mm；所述發(fā)泡有機聚合物是指添加有發(fā)泡劑的有機聚合物，也可以是本身就具有發(fā)泡功能的有機聚合物；
(2)當(dāng)路面上有冰層覆蓋時(要求冰層未被機械碾壓，即冰層對激光保持“透明”)，輸出脈沖激光束，使激光束穿透冰層聚焦于路面的發(fā)泡有機聚合物涂層上，發(fā)泡有機聚合物涂層吸收激光后發(fā)生極速升溫(升溫速率可達(dá)106～107℃/s)，通過調(diào)節(jié)激光工藝參數(shù)控制激光功率密度使得發(fā)泡有機聚合物涂層產(chǎn)生劇烈燒蝕汽化現(xiàn)象，產(chǎn)生的蒸汽壓形成瞬間爆破沖擊波，撐裂激光聚焦輻照作用區(qū)及附近熱影響區(qū)的冰層，同時由于發(fā)泡有機聚合物涂層的熱傳導(dǎo)作用，將使得激光聚焦輻照作用區(qū)及附近熱影響區(qū)的冰層與發(fā)泡有機聚合物涂層接觸的界面發(fā)生薄層融化，即解除冰層與發(fā)泡有機聚合物涂層的固態(tài)附著力；
所述激光束的波長要求冰層對其衰減率小于0.1/m，即對該波長激光束可視作“透明”；
(3)橫向移動激光束的聚焦位置，即使得激光束沿路面橫向作軌跡掃描運動，掃描軌跡間隔一定距離(間隔距離小于等于激光聚焦輻照作用區(qū)及附近的熱影響區(qū)寬度)；
(4)之后控制激光束縱向前進(jìn)一段距離，回到步驟(3)進(jìn)行橫向掃描；縱向前進(jìn)的距離要求小于等于激光聚焦輻照作用區(qū)及附近的熱影響區(qū)寬度；
(5)重復(fù)執(zhí)行步驟(4)，實現(xiàn)路面上經(jīng)過激光掃描的區(qū)域冰層碎裂；
(6)通過傳統(tǒng)掃雪鏟車將破碎的冰渣掃除。
本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。