我国北方冬季气候严寒，气温低于0℃。遇降雪天气时，往往会发生大面积的路面积雪和结冰，使路面湿滑坚硬，大大增加了交通堵塞和交通事故的概率。据不完全统计，30％左右的交通事故与道路冰雪有关，严重影响了交通运输和经济建设，道路融雪化冰问题已成为人们关注的焦点，需要寻求一种安全节能高效环保的除冰融雪的方案。

目前主要融雪滑冰的方法有直接除雪法、化学除雪法和热力学除雪法等。利用人力、机械的直接除雪法即利用机械或人工除雪工具直接作用于冰雪表面进行清除, 消除冰雪对路面的影响。人力法效率较低，不适用于雪量大的路；部分机械方法效率高但会损害路面及标线，并且直接除雪法要占用路面作业普遍会对交通情况造成一定影响。另一类主要应用的融雪方法是化学融化法，此类方法若应用氯盐类融雪剂会造成混凝土路面剥落、金属类道路设施腐蚀以及水体污染等环境污染, 同时也会降低路面车辆轮胎和底盘的使用寿命, 带来较大的经济损失；若应用新型环保融雪剂 (如CMA、尿素等)，通过添加非氯化物稀释剂来融化冰雪,对环境的污染小, 除雪效率高, 但由于价格昂贵, 未能得到广泛使用。最后，热学融化法是利用热能融化道路表面冰雪的方法, 其主要包括加热电缆融雪法、太阳能-地热融雪法及导电混凝土、电磁感应加热和微波加热除冰技术，其优点有不会破坏生态环境、原理简单、控制方便、能保证低温融雪、去除道路薄冰的效果好，能够提高行车安全性，不会造成交通拥堵等，该类技术应作为重点研究对象并进行推广。

研究者们根据多种不同的发热原理设计了具有融雪化冰功能的新型路面。为了减少研发过程中大量的能源和资源消耗，合理选择成本、能耗最低的融雪设计方案，通过有限元模拟技术来预测融雪化冰路面的应用效果显得尤为重要。本课题通过有限元模拟的方法建立了多种融雪化冰路面模型，模拟不同融雪化冰路面的实际应用效果。通过不同模型间的比较，优化设计参数，提出不同类型融雪化冰路面的适用环境及最佳设计方案。本课题对于北方易积雪结冰地区的融雪化冰沥青路面的结构设计起到一定的指导作用。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：根据沥青路面设计方法，制备导电沥青混凝土，并对其路用性能进行测试；

材料表征：对材料的热学性能及电学性能进行测试，表征其电导率、热导率、比热容、表面传热系数；

建立模型：通过abaqus软件，建立不同发热原理的融雪化冰路面模型；

优化方案：利用模型对不同融雪化冰方案的实际应用进行模拟，优化模型参数;

计算效率：计算出不同融雪化冰方案的能源利用率。

2.2 研究目标