專利名稱：具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，屬于新
型復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冬季氣候條件惡劣的地區(qū)，常常由于道路的結(jié)冰或積雪過厚而造成交通擁堵，甚 至出現(xiàn)交通癱瘓的狀況。機械除雪、人工除雪、撒融雪鹽、噴水除冰等目前主要采用的道路 除冰融雪方法具有事后性，很難保證路面冰雪的及時清除，較長時間冰雪天氣時冰雪越積 越厚，以致機場、高速公路、鐵路道叉、橋梁冰雪越積越厚，被迫關(guān)閉，嚴重時可導(dǎo)致交通大 動脈的癱瘓。并且，融雪鹽還會造成水源污染、鋼筋銹蝕和混凝土鹽凍破壞等。因此，為提 高我國橋梁、高速公路、機場跑道等重要交通基礎(chǔ)設(shè)施抗冰凍災(zāi)害能力，迫切需要采用自動 熱控道路融冰雪新方法。 自動熱控融雪方式主要有循環(huán)熱流體方法、電熱電纜加熱、導(dǎo)電混凝土和導(dǎo)電瀝 青加熱等。美國、日本、瑞士、冰島、挪威、波蘭等國建立了若干循環(huán)熱流體融雪化冰示范 工程，實現(xiàn)了季節(jié)性蓄能再利用，即將夏季的太陽能蓄熱在地下，冬季時用于融雪。如瑞士 A8高速公路Darligen橋的Serso熱融雪實驗工程、挪威首都奧斯陸Gardermoen機場停機 坪熱循環(huán)流體融雪化冰系統(tǒng)、日本二戶市的Gaia工程等。美國內(nèi)布拉斯加州的77號公路 上的RocaSpur橋是世界上第一座在部分橋面上鋪設(shè)導(dǎo)電混凝土融雪的橋梁，鋪設(shè)面積為 306m2，導(dǎo)電混凝土層厚度為102mm。通電時路面平均溫度比周圍空氣溫度要高l(TC左右， 能成功將冰雪融化。美國Superior Graphite公司開發(fā)了導(dǎo)電瀝青融雪系統(tǒng)，應(yīng)用于芝加 哥0' Hare機場的出租車車道等場所。2007年1月，國內(nèi)首座電熱融雪橋——哈爾濱文昌 高架橋投入使用。該橋設(shè)計坡度大，冬季下雪后汽車爬坡困難。為此耗資200余萬元從丹 麥引進了電加熱溫控融雪技術(shù)，在上橋處匝道的部分地面下鋪設(shè)電熱電纜線，總鋪設(shè)面積 為1760m2，專門用于融化引橋匝道處的積雪。 盡管各種自動熱控融雪方式已在工程上成功有應(yīng)用，但每種方式還存在許多缺 點采用循環(huán)熱流體加熱路面需要在路面內(nèi)埋設(shè)密集的管線，將會削弱路面的強度，內(nèi)埋管 線的腐蝕、滲漏等不便維護。電熱電纜雖然安裝簡單，但電熱電纜外保護層比較厚，導(dǎo)熱性 差，影響了發(fā)熱效率；另外，有些電熱電纜采用有機導(dǎo)電復(fù)合材料制成，這類材料在復(fù)雜現(xiàn) 場使用條件下的長期穩(wěn)定性還缺少研究。導(dǎo)電混凝土和導(dǎo)電瀝青發(fā)熱層本身質(zhì)量較大，發(fā) 熱速度較慢，蓄熱較大。由于瀝青本身不導(dǎo)電，制備導(dǎo)電瀝青需要添加大摻量的導(dǎo)電填料， 分散導(dǎo)電填料的難度較大，并削弱了瀝青的力學性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種構(gòu)造簡單、制造成本低、施工簡便， 安全可靠的具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵。該土工格柵主要將電能轉(zhuǎn) 化成熱能，達到混凝土路面融雪化冰的目的。
為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案 —種具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，所述的土工格柵由玄武
巖纖維、碳纖維束、改性瀝青、丙烯酸乳液或熱固性樹脂等材料復(fù)合而成。 所述的碳纖維作為電熱元件，將其用改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性樹脂
粘貼在玄武巖纖維土工格柵經(jīng)線或緯線上，所述的改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性
樹脂同時起絕緣作用。 所述的碳纖維作為電熱元件，也可將其與玄武巖纖維一起編織，與改性瀝青、丙烯 酸乳液或耐高溫熱固性樹脂復(fù)合成為格柵。格柵的經(jīng)線或緯線為雙層纖維結(jié)構(gòu)，下層為玄 武巖纖維起隔熱和保護碳纖維作用，上層為連續(xù)碳纖維。 所述的碳纖維作為電熱元件，在碳纖維束從格柵引出處套5 10cm長的保護套 管，以避免該處碳纖維束折斷。 所述的碳纖維作為電熱元件，在碳纖維束兩端夾銅制接線頭，碳纖維束以并聯(lián)的 方式連接在銅或鍍鋅電極板上，采用交流或直流供電，電壓為36V。 所述的碳纖維作為電熱元件，通過控制格柵單位面積中的碳纖維束根數(shù)，得到所 需要的電熱功率。 所述的玄武巖纖維土工格柵由連續(xù)玄武巖纖維與改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫 熱固性樹脂復(fù)合而成。 根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果 1.本發(fā)明具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵不僅具有電熱效應(yīng) 的功能特性，而且其本身具有較高的抗拉強度及較低的延伸率，用于路面層可降低彎沉，減 少車轍，推遲裂紋出現(xiàn)時間，可減少結(jié)構(gòu)厚度。在混凝土中可以增強抗彎折能力，延長路面 抗疲勞壽命。 2.與循環(huán)熱流體方法、電熱電纜加熱、導(dǎo)電混凝土和導(dǎo)電瀝青加熱方式相比，本發(fā) 明復(fù)合土工格柵構(gòu)造簡單、制造成本低、在混凝土中容易施工，安全可靠，耐久性好，靈活性 強。


圖1是具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵示意圖。
其中l(wèi)-保護套管2-玄武巖纖維格柵3-碳纖維束4-接線頭
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
實施例1 :采用臺塑集團生產(chǎn)的臺麗連續(xù)碳纖維，先在碳纖維束表面涂環(huán)氧樹脂 (牌號為E-44)，待環(huán)氧樹脂未完全固化時粘貼在網(wǎng)孔尺寸為25mmX25mm的玄武巖纖維土 工格柵(由浙江石金玄武巖纖維有限公司生產(chǎn))的緯紗上。并在碳纖維束伸出格柵處套上 長約5cm的編織塑料套管，以避免碳纖維在伸出格柵處折斷。最后在碳纖維兩端連接銅接 線頭，固定在銅板電極上。
將其用于制造的電熱路面構(gòu)造如下按C30混凝土配制復(fù)合路面下層，配合比為
水泥水砂碎石=i : o. 4 : i. 23 : 3。水泥為華新水泥股份公司生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥；砂為本地普通河砂；粗集料為本地產(chǎn)碎石(粒徑為20 40mm)。將配好的水 泥、砂、碎石和水在攪拌機中攪拌約3 5min，待攪拌均勻后用振動棒振搗密實，復(fù)合路面 下層厚度為16cm。搗實抹平后在上面鋪一層玄武巖纖維布或玻璃纖維布用作隔熱層，纖維 布上下抹水泥砂漿，總厚度lcm。玄武巖纖維布或玻璃纖維布導(dǎo)熱系數(shù)較混凝土低，減緩了 向下的傳熱速率，一定程度上減少向下傳遞的熱量。然后再鋪設(shè)玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合 土工格柵，最后在格柵上鋪C30混凝土，厚度約4cm。 在環(huán)境溫度為-13°C -16t:的條件下，在600W/m2、500W/m2、400W/m2電功率作用 下路面溫度達到2。C所需時間分別為198min、243min、280min。在300W/m2功率作用時，需 持續(xù)通電660min后路面溫度才達到1. 8°C 。在環(huán)境溫度為_15°C的條件時，在500W/m2電 功率下，通電480min左右后，3mm厚的冰層基本化完。
權(quán)利要求
一種新型具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，其特征是所述的土工格柵采用玄武巖纖維、碳纖維束、改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性樹脂等材料復(fù)合而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型具有電熱功能的玄武巖纖維_碳纖維復(fù)合土工格柵，其 特征是碳纖維束作為電熱元件，將其用改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性樹脂粘貼在 玄武巖纖維土工格柵的經(jīng)紗或緯紗上，所述的改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性樹脂 同時起絕緣作用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，其 特征是碳纖維作為電熱元件，也可將其與玄武巖纖維一起編織，與改性瀝青、丙烯酸乳液或 耐高溫熱固性樹脂復(fù)合成為格柵，格柵的經(jīng)紗或緯紗為雙層纖維結(jié)構(gòu)，下層為玄武巖纖維 起隔熱和保護碳纖維作用，上層為連續(xù)碳纖維。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，其 特征是碳纖維束作為電熱元件，在碳纖維束從格柵引出處套5 10cm長的保護套管，以避 免在該處碳纖維束折斷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型具有電熱功能的玄武巖纖維_碳纖維復(fù)合土工格柵，其 特征是碳纖維束作為電熱元件，在碳纖維束兩端夾銅制接線頭，碳纖維束以并聯(lián)的方式連 接在銅或鍍鋅電極板上，采用交流或直流供電，電壓為36V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，其 特征是碳纖維作為電熱元件，通過控制格柵單位面積中的碳纖維束根數(shù)，得到所需要的電 熱功率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型具有電熱功能的玄武巖纖維_碳纖維復(fù)合土工格 柵，其特征是玄武巖纖維土工格柵由連續(xù)玄武巖纖維與改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱 固性樹脂復(fù)合而成。
全文摘要
公開了一種具有電熱功能的玄武巖纖維-碳纖維復(fù)合土工格柵，所述的土工格柵由玄武巖纖維、碳纖維束、改性瀝青、丙烯酸乳液或耐高溫熱固性樹脂等材料復(fù)合而成。所提供的土工格柵不僅具有加筋加強作用，同時具有電熱效應(yīng)的功能特性，構(gòu)造簡單，制造成本低、施工簡便，安全可靠。主要用于混凝土路面、機場跑道的融雪化冰。
文檔編號E01C11/18GK101701445SQ20091015322
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者孫明清, 李濱, 石錢華, 胡顯奇, 陳興芬, 陳龍 申請人:浙江石金玄武巖纖維有限公司