一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋及其製備方法
2023-05-08 21:01:56
一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋及其製備方法，導電加熱複合筋包括：至少一束碳纖維導電加熱線、包覆在所述碳纖維導電加熱線周圍的連續纖維絲束和用於浸漬所述碳纖維導電加熱線及連續纖維絲束的膠黏劑，所述浸漬了膠黏劑的碳纖維電熱線和連續纖維絲束經粘合硬化形成一體化導電加熱複合筋，其特徵在於所述的碳纖維電加熱線包含至少一層絕緣層，所述的膠黏劑包括不飽和樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或多種。
【專利說明】—種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋及其製備方法，更進一步，本發明可以以碳纖維導電加熱線為導電加熱體結合高強纖維製備高強度複合筋，不但可用於道路、橋面、機場跑道、建築物屋頂等使用通導電加熱方式進行融雪化冰，還可以用於混凝土中代替鋼筋進行增強的複合筋製品。
【背景技術】
[0002]在冬季，全世界任何一個國家或地區的道路積雪結冰都會對交通運輸產生極為不利的影響，嚴重影響交通運輸和經濟建設，因此路面冰雪問題一直以來都嚴重困擾著世界各國交通部門的難題。在清除道路積雪結冰的方法上，傳統的方法是採用人工法和機械法。人工法費時費力，機械法雖然速度快，但是清除不徹底，且除冰機械的利用率低。此外，還有化學融化法，如向道噴灑撒鹽如氯化鈉等融化冰雪，但這會嚴重腐蝕混凝土路面鋼筋，使得路面易剝蝕破壞、降低路面的耐久性。總而言之，使用這些方法都存在費時費力或不環保等缺點，且不能及時的恢復交通，這些傳統的解決方法遠遠不能滿足人們對交通的要求。
[0003]近年來，道路安全工程師開始嘗試新方法來解決這一技術難題。目前的一種解決方案是將可加熱電纜預埋設在路面或者橋面混凝土中，待路面(將要)積雪結冰或即通電產生熱量以消除路面的冰雪。CN200820032051.2公開了一種路面或建築物屋頂用融雪化冰電熱裝置，其特徵在於:由導電材質的內芯棒或管、導電材質的外套管以及通電線圈組成，內芯棒或管與外套管同心嵌套，所述通電線圈同心嵌套於內芯棒或管的外周及外套管的內壁之間。該實用新型專利採用的導電加熱體系採用鐵或不鏽鋼等傳統金屬導電加熱材料，存在易氧化擊穿和耐腐蝕性差等問題，一旦電熱線被氧化擊穿則會導致其不能加熱且由於預埋在混凝土中而難於修復；或者該加熱設備被腐蝕生鏽而會造成加熱功率的波動，因此該專利的加熱設備的穩定性和可靠性較差，不符合路面融雪化冰用的苛刻環境。
[0004]由於使用鐵或者不鏽鋼等存在的上述耐腐蝕性等的問題，人們開始進一步嘗試使用其它高性能耐腐蝕加熱材料以代替之，其中，碳纖維作為融雪化冰的導電加熱體受到了廣泛的關注。目前在使用的一種方案是在新路線施工時將包裹有絕緣層的碳纖維導電加熱線與混凝土中的鋼筋捆綁在一起，然後澆鑄混凝土使碳纖維導電加熱線和鋼筋預埋在地下。又如CN200810229274.2公開了一種基於碳纖維-玻璃纖維複合編織網的融雪、化冰方法，其特徵是在待加熱體的基礎層上依次鋪設隔熱層、導熱層、經電絕緣和粘沙處理的碳纖維玻璃纖維複合編織網和導熱層。上述提供的這些技術解決方案使用碳纖維作為導電加熱線克服了傳統鐵或者不鏽鋼加熱材料易於氧化擊穿和耐腐蝕性差的缺點，適用於路面的融雪化冰的苛刻環境。但由於碳纖維脆性大，抗剪強度低，即使在其外表加入玻璃纖維複合編織網，碳纖維仍沒有得到足夠充分的保護，在實際的施工過程中，路面等的混凝土的震動加壓施工很容易將碳纖維導電加熱線壓斷或者震斷，與此同時，一般強度的材料，不能承受重力汽車的碾壓，使用普通材料製備的導電碳纖維加熱線由於力學性能較低，很容易被重型汽車壓斷從而造成碳纖維導電加熱線的斷路，這使得使用上述等的技術方案遠遠達不到路面融雪化冰所需要的加熱系統可靠穩定的要求。
[0005]與此同時，按照專利上述的以前的解決方案，均是需要在原有公路的鋼筋混凝土基礎上再重新安裝一套電加熱融雪化冰裝置，這不但不利於節約材料，更重要的是還增加了融雪化冰裝置的施工程序和工藝，造成其工的複雜和困難，不利於生產效率的提高。最後，如專利所述，傳統的混凝土增強材料鋼筋不但與不鏽鋼或鐵加熱體在混凝土中都存在不耐腐蝕的問題，且鋼筋的密度高，達到7.8g/cm3，其比模量低，使用其用於路面或者橋面的增強，將會降低路面者橋面的載重量。尋求一種既可以起到融雪化冰又兼具耐腐蝕性能良好、密度低、強度高、可代替鋼筋增強混凝土的複合筋是本發明所要解決的技術問題。
【發明內容】
[0006]為了克服上述技術難題，本發明以碳纖維導電加熱線作為加熱體，採用了複合筋的製備工藝技術製備成一種力學性能優越的可導電複合筋，將該導電加熱複合筋預埋設在路面或者橋面混凝土中，用於融雪化冰，具有優越的耐腐蝕效果和良好的強度，可充分保護碳纖維導電加熱線在整個施工過程不被折斷，在後面的路面運行中不被重型汽車壓斷，並且無需和鋼筋捆綁，施工方便。更進一步，本發明還可使用高強度纖維製備高強度導電加熱複合筋，不但具有上述的優點，同時還具有足夠的縱向拉伸強度、彎曲強度和抗剪強度，可以替代鋼筋用於混凝土的增強，解決了傳統技術方案中鋼筋腐蝕的問題，實現了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統一，具有良好的技術和社會有益效果。
[0007]本發明所採用技術方案如下:
一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於包括:至少一束碳纖維導電加熱線、包覆在所述碳纖維導電加熱線周圍的連續纖維絲束和用於浸潰所述碳纖維導電加熱線及連續纖維絲束的膠黏劑，所述浸潰了膠黏劑的碳纖維電熱線和連續纖維絲束經粘合硬化形成一體化導電加熱複合筋，所述的碳纖維電加熱線包含至少一層絕緣層，所述的膠黏劑包括不飽和樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或多種。
[0008]本發明所述的碳纖維導電加熱線的發熱體是由碳纖維組成。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，密度約為1.75g/cm3，其抗拉強度、彈性模量高，抗蠕變，耐腐蝕，耐疲勞，耐高溫性能性優越，熱膨脹係數小，和樹脂結合製備的樹脂基碳纖維複合筋其縱向拉伸強度可達2000Mpa。此外，碳纖維還具有寶貴的電學、熱學性能。金屬發熱體存在易氧化擊穿和耐腐蝕性差等弱點，碳纖維由於可導電作為發熱體應用，可充分發揮材料的耐酸鹼腐蝕，抗氧化，高穩定性，長壽命等特點，碳纖維發熱體產品在300°C下普遍能夠達到穩定工作100000小時的時間，並且發熱過程中同時發熱時不發光，其熱轉換率非常高，達到98%以上，電熱轉化效率比金屬發熱提高30%。所以，本發明所述的碳纖維電熱線一種密度比鋁小、比不鏽鋼還耐腐蝕的一種新型發熱材料，具有比傳統電熱線無法比擬的優點，因此碳纖維電熱線比起傳統的金屬電熱線特別是鐵或不鏽鋼電熱線更符合路面融雪化冰用的苛刻環境。本發明所述的碳纖維導電加熱線所選取的碳纖維規格型號、直徑大小和電阻值可以根據實際的使用和施工需求選取，如可以選用3k、6k、12k、24k等不同規格的碳纖維。本發明導電加熱複合筋不限制其所包含的碳纖維導電電加熱線數量，可以是一束，也可以是數束。進一步，為了生產方便的需要，本發明優選的碳纖維導電加熱線是一種已經在表面包覆絕緣層的碳纖維導電加熱線，所述的絕緣層材料優先使用聚四氟乙烯、矽橡膠、聚氯乙烯或交聯聚乙烯材料。本發明所述的碳纖維導電線可以是兩端已經接好導電線接頭的產品，其兩端可通過導電線與電源相連接。本發明所用的導電加熱線不限制其接入的電壓值，可以是220V、110V或36V等，電流可以是交流電，也可以是直流電，和傳統的電熱線所用電流電
壓無異。
[0009]本發明所述的連續纖維絲束，可以是連續纖維紗、如連續有捻、無捻粗紗，也可以是連續纖維布織物，如連續單向/平紋/緞紋/斜紋/布等，還可以是纖維氈、纖維帶等。本發明所述的連續纖維絲束，包括但不限於無機連續纖維和有機連續纖維，無機連續纖維如玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、陶瓷纖維等；有機纖維如超高分子量聚乙烯纖維、聚醯胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、酚醛纖維和聚丙烯纖維等。本發明所述的連續纖維中，優選無機纖維，無機纖維如玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維等除了具有較好的耐腐蝕性能，還具有比有機纖維更好的導熱性能。本發明所述的連續纖維絲束包覆在碳纖維導電加熱線周圍並浸潰膠黏劑，然後通過粘合硬化結合形成堅固的複合筋，起到充分保護碳纖維的作用，並且具有較好的耐鹼腐蝕性能。
[0010]更進一步，本發明還可使用高強度纖維製備得到高強度導電加熱複合筋，可以替代鋼筋用於混凝土的增強，解決了傳統技術方案中鋼筋腐蝕的問題，實現了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統一，達到良好的技術和社會有益效果。本發明所述的高強度纖維，優選玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維等，有機纖維如超高分子量聚乙烯纖維等，用所述的高強度纖維製備的高強度導電加熱複合筋具有優越的縱向拉伸強度，其縱向拉伸強度優選≥300Mpa，次優選≥1200Mpa，再優選≥2000MPa。鑑於普通鋼筋的拉伸屈服強度為300Mpa，所述的高強度導電加熱複合筋的縱向拉伸強度完全可達到代替鋼筋要求。此外，本發明所述的高強度導電加熱複合筋的拉伸模量優選> lOGpa，次優選大於> 45Gpa,再優選大於> IOOGpa0
[0011]本發明所述的玄武巖纖維是以純天然的火山巖(玄武巖等)為唯一的原料，在1450°C~1500°C的高溫下，經過鉬銠合金拉絲漏板拉製得到的纖維，玄武巖纖維被譽為21世紀的綠色環保新材料，可廣泛應用於消防、環保、航空航天、軍工、車船製造、工程塑料、建築等軍工和民用領域，用於製備複合筋，具有良好的綜合力學性能。
[0012]本發明所述的膠黏劑，優先使用有機膠黏劑，有機膠黏劑包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂膠黏劑，所述的熱固性樹脂包括但不限於不飽和樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚氨酯樹脂等；所述的熱塑性樹脂包括但不限於聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸酯樹脂、氯丁橡膠、有機矽樹脂、ABS、聚氟乙烯樹月旨、丁二烯橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等；由於熱固性樹脂膠黏劑在常溫下通常為液態，更容易浸潰纖維，具有更好的加工性能，更進一步，本發明優先使用熱固性樹脂膠黏劑。本發明所述的熱塑性膠黏劑由於在常溫下通常為固態，故而使用該膠黏劑的一種可行的方法是需要將該膠黏劑加熱至熔點以上使其變成流體，然後浸潰纖維，再迅速冷卻硬化，得到複合筋。
[0013]除了上述有機膠黏劑，根據某些特殊需要，還可以使用絕緣的無機膠黏劑。無機膠粘劑是由無機鹽、無機酸、無機鹼金屬和金屬氧化物、氫氧化物等組成的一類範圍相當廣泛的膠粘劑，其種類主要有磷酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽等。無機膠粘劑的突出優點是耐高溫性能極為優異，耐油性優良，可在某些特殊需要場合使用。
[0014]本發明所述的粘合硬化，屬於複合筋生產工藝技術專門術語，是指膠黏劑經冷卻或者加熱發生交聯固化反應使其由流動液態變成固體的過程，在這一過程中，液態的膠黏劑充分浸潰纖維，然後經固化後形成堅硬的膠黏劑基體，從而達到良好的粘結和應力傳遞效果。
[0015]本發明所述的連續纖維絲束和膠黏劑的含量配比，以連續纖維絲束和膠黏劑的總質量為100份計，其中膠黏劑的含量為5-60份，優選為10-50份，更優選為15-35份。
[0016]本發明所述的導電加熱複合筋產品，可根據運輸的需要和施工的便利出發選取，不限制其形狀，可以是圓棒狀、橢圓棒狀、也可以是矩形、三角形、五邊形、六邊形等形狀，還可以是其它異型狀，所以本發明所述的導電加熱複合筋的橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形、其它多邊形或者異型狀的外觀。本發明出於生產的便利，優選使用截面為圓形和矩形的產品。
[0017]本發明所述的導電加熱複合筋經成型工藝成型後，如果未進行任何表面處理，通常是表面為光滑面的複合筋。為了提高和混凝土的界面粘結錨固力，提高其用於增強混凝土的效果，本發明專利優選對導電加熱複合筋表面進行粗糙化處理，使得產品的表面為粗糙的表面。所需要的粗糙表面程度，可以根據實際需要的需求進行設計，一種使用情況是所設計的粗糙表面可以達到這樣的效果:在實際的正常使用過程中具有良好的增強混凝土的效果，導電加熱複合筋和水泥混凝土粘結良好不發生滑移，但一旦複合筋增強水泥混凝土遭到嚴重破壞(如道路沉降)時，導電加熱複合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷，從而使得本發明所述的導電加熱複合筋具有最大限度的安全運行穩定性。對產品進行表面粗糙化處理可以在成型之前、成型過程之中、或者產品成型之後。如一種方法是可以在膠黏劑固化前，對複合筋表面進行噴砂處理，使得其粘附於複合筋其表面，或優選通過某種工藝製備複合筋表面粗糙的形狀以用於增強混凝土，還可以在複合筋表面纏繞纖維，或者在複合筋成型過程中使用纖維對未固化的複合筋進行纏繞，待固化後，拆掉表面纖維，使其表面呈現帶肋痕的凹槽等，通過這些方法使得產品表面粗糙度增加，從而使得和混凝土具有更好的粘結力和錨固力。本發明優選呈現帶肋痕的凹槽的表面處理方式，通過控制凹槽的大小和深淺從而可以有效控制其粗糙度，達到上述所述的導電加熱複合筋在正常使用過程中導電加熱複合筋和水泥混凝土粘結良好不發生滑移，一旦導電加熱複合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞(如道路沉降)時，導電加熱複合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷的效果。
[0018]本發明所述的導電加熱複合筋，還可以在其中接入碳纖維應變測試裝置，用於測試碳纖維材料在小應變範圍內的傳感性能，以達到動態檢測導電加熱複合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變的效果，所述的碳纖維應變測試裝置，優選分布式長標距測試裝置，所述的分布式長標距碳纖維應變測試裝置，主要包括兩個長標距碳纖維應變傳感器、兩個阻值與長標距碳纖維應變傳感器相同的電阻，長標距碳纖維應變傳感器、電阻、恆流電源按照惠斯登溫度補償電橋形式布置，其中一個長標距碳纖維應變傳感器作為工作片，另一個長標距碳纖維應變傳感器作為溫度補償片；惠斯登溫度補償電橋的信號輸出端與初級信號的信號輸入端連接，初級信號的信號輸出端與單片機的信號輸入端連接，單片機的信號輸出端與高可信度的近似真值的信號輸入端連接。更具體的結構和使用方法本專利參考專利201110371789.8《一種分布式高精度長標距碳纖維應變測試裝置及測試方法》。[0019]本發明所述的導電加熱複合筋，可以使用於路面、橋面、機場跑道、建築物屋頂等作為路面融雪化冰功能使用，其使用的方式，可以在混凝土和浙青之間施工鋪設使用，可以在作為替代鋼筋增強混凝土直接使用，也可以現有道路改造中使用，也可以在新道路中直接鋪設使用。此外，本發明不限制所述的導電加熱複合筋還可以在其它領域方面進行使用。
[0020]本發明的有益效果:
1、本發明所述的導電加熱複合筋繫結合纖維和樹脂的各種性能優點進行複合的材料，力學性能優越，彎曲強度、抗剪強度指標遠遠比比包裹普通塑料層的碳纖維電熱線強度高，可充分保護碳纖維導電加熱線在整個施工過程不被折斷，在後面的路面運行中不被重型汽車壓斷，完全符合電加熱融雪化冰系統的安全保障要求；
2、本發明所述的導電加熱複合筋不僅具有通電融雪化冰功能，而且縱向拉伸強度高，如玄武巖纖維基的複合筋縱向拉伸強度可大於1200Mpa，碳纖維基的複合筋縱向拉伸強度可大於2000Mpa，遠遠大於普通鋼筋的拉伸屈服強度，用於替代鋼筋用於路面混凝土的增強，並且兼具導電加熱的融雪化冰功能，這大大減少了傳統融雪化冰所需要額外添加的裝置，既節約了原材料，還減少了 了的施工程序和工藝，提高了生產效率，提高實現了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統一，具有良好的技術和社會有益效果；
3、本發明所述的導電加熱複合筋均是使用耐腐蝕、使用壽命長的材料製備。如碳纖維、玄武巖纖維、和樹脂膠黏劑等化學性能穩定，耐腐蝕性能良好，其使用壽命比不鏽鋼材料長得多，在混凝土環境下可實現與建築同壽命；
4、本發明所述的導電加熱複合筋重量輕，密度在1.0-2.2g/cm3，約為鋼筋重量的25%，不僅其比強度、比模量比鋼筋高，而且代替鋼筋用於混凝土增強，還可有效減輕了路面的混凝土結構件重量，從而本質上提高了路面的承載量；
5、本發明所述的導電加熱複合筋通過控制凹槽的大小和深淺從而可以有效控制其粗糙度，達到在正常使用過程中導電加熱複合筋和水泥混凝土粘結良好不發生滑移，一旦導電加熱複合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞(如道路沉降)時，導電加熱複合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷的效果；還可以通過接入碳纖維應變測試裝置，可達到動態檢測導電加熱複合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變的效果，這些技術的融入使其賦予智能特性，進一步增強了本發明所述的導電加熱複合筋的安全穩定性能。
[0021]本發明還提供了一種製備本發明的導電加熱複合筋的方法，然而本發明的導電加熱複合筋不限於使用其它方法製備而得。本發明所述的製備導電加熱複合筋的方法是通過使用拉擠成型工藝進行製備。拉擠成型工藝是指連續纖維或織物在外力牽引下，經過浸膠、擠壓成型、加熱固化、定長切割，連續生產複合筋製品的工藝技術，本發明的導電加熱複合筋生產技術是在此基礎開發了碳纖維電發熱線植入成型技術，其主要生產工藝:首先將碳纖維電發熱線和少部分連續纖維絲束通過中心的集束孔，然後將其餘連續纖維絲束從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與碳纖維電發熱線封裝製品一起在一定的預張力下通過浸膠槽浸入膠黏劑，然後進入隧道式烘箱予以固化成型，在進入後道設置的隧道式烘箱最後進行後固化成型，最後進入卷裝盤收卷得到產品。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本發明做進一步說明，本發明的碳纖維電熱線採購於北京東麗邦碳纖維電熱線纜有限公司，滌綸纖維採購於浙江海利得新材料股份有限公司，玄武巖纖維採購於浙江石金玄武巖纖維有限責任公司，玻璃纖維採購於巨石集團，碳纖維採購於日本東麗集團碳纖維，乙烯基樹脂採購於上海富臣化工有限公司，環氧樹脂採購於無錫樹脂廠，酚醛樹脂採購於常熟東南塑料有限公司，聚氨酯樹脂採購於拜耳材料科技有限公司，其它原料均為商售得到。
[0023]測試相應標準方法說明:
1、複合筋縱向拉伸強度、拉伸模量按照ACI440.3R-04-Guide Test Methods forFiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or Strengthening ConcreteStructures 檢測；
2、複合筋彎曲強度按照ISO14125檢測；
3、複合筋密度按照GBT1463-2005纖維增強塑料密度和相對密度試驗方法測試；
4、複合筋抗剪切強度按照JGT406-2013附錄B檢測；
5、膠黏劑含量按照纖維浸膠前的線密度和固化後筋材的線密度之比進行計算，步驟
為:
(1)、參考標準GB/T7690.1-2013測量得到單根或者單片連續纖維絲束的線密度(取單位為g/m)，計為k ；
(2)、統計得到製備筋材所用的連續纖維絲束數量(根或片)，計為m；
(3)、分別取3個不同位置的合格複合筋產品裁成I米長，分別測量其質量並計算其平均值，計為W ;
(4)、膠黏劑質量含量按公式(l-k*m/W)*100%計算。
[0024]實施例1
將I束表面包覆聚四氟乙烯絕緣層的碳纖維導電加熱線和拉擠成型用連續玄武巖纖維無捻粗紗CBF13-1200產品通過中心的集束孔，然後將其餘連續玄武巖長纖維無捻粗紗從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與所述的碳纖維導電加熱線一起在一定的預張力下通過包含乙烯基樹脂FUCHEM854及固化劑的浸膠槽，充分浸入乙烯基樹脂膠黏劑，通過6mm的圓形預成型模具進行預成型，然後使用纖維對未固化的複合筋進行纏繞，進入隧道式烘箱以進一步固化成型，固化後，拆掉表面纖維，使其表面呈現帶肋痕的凹槽，最後進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱複合筋產品，所得的製品直徑為6.1mm，經測試導電和加熱性能良好，產品其它性能見表I。
[0025]實施例2
將3束表面包覆矽樹橡膠絕緣層的碳纖維導電加熱線和拉擠成型用碳纖維T700S產品通過中心的集束孔，然後將其餘連續碳纖維從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與所述的碳纖維導電加熱線一起在一定的預張力下通過包含環氧樹脂膠黏劑9804A/B的浸膠槽，充分浸入環氧樹脂膠黏劑，通過12mm的圓形預成型模具進行預成型，在樹脂未完全固化之前進行噴砂以增強產品的表面粗糙度，然後進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最後進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱複合筋產品。所得的製品直徑為11.9_，經測試導電和加熱性能良好，產品其它性能見表I。
[0026]實施例3
將I束表面包覆聚四氟乙烯絕緣層的碳纖維導電加熱線和拉擠成型用玻璃纖維E6-386T產品通過中心的集束孔，然後將其餘連續玻璃纖維無捻粗紗從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與所述的碳纖維導電加熱線一起在一定的預張力下通過包含酚醛樹脂膠黏劑NR9450的浸膠槽，充分浸入酚醛樹脂膠黏劑，通過8mm的圓形預成型模具進行預成型，然後使用纖維對未固化的複合筋進行纏繞，進入隧道式烘箱以進一步固化成型，固化後，拆掉表面纖維，使其表面呈現帶肋痕的凹槽，然後進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最後進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱複合筋產品。所得的製品直徑為
8.0mm，經測試導電和加熱性能良好，產品其它性能見表1。
[0027]實施例4
將I束表面包覆交聯聚乙烯絕緣層的碳纖維導電加熱線和拉擠成型用滌綸紗通過中心的集束孔，然後將其餘滌綸紗從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與所述的碳纖維導電加熱線一起在一定的預張力下通過包含PUL2500系列聚氨酯樹脂系統的浸膠槽，充分浸入聚氨酯樹脂膠黏劑，通過6mm的圓形預成型模具進行預成型，然後進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最後進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱複合筋產品。所得的製品直徑為6.1mm，經測試導電和加熱性能良好，產品其它性能見表1 ;參考專利201110371789.8接入碳纖維應變測試裝置，可實時動態檢測導電加熱複合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變。
[0028]對比例I
將採購的表面包覆聚四氟乙烯的碳纖維導電加熱線捆綁於不鏽鋼筋(HRB335熱軋帶肋鋼筋)中，根據表1的指標測試不鏽鋼筋性能並附於表中。
[0029]對比例2
使用採購的表面包覆聚四氟乙烯的碳纖維導電加熱線根據表1的指標測試其性能並附於表中。
[0030]表1實施例和對比例實驗結果
【權利要求】
1.一種可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於包括:至少一束碳纖維導電加熱線、包覆在所述碳纖維導電加熱線周圍的連續纖維絲束和用於浸潰所述碳纖維導電加熱線及連續纖維絲束的膠黏劑，所述浸潰了膠黏劑的碳纖維電熱線和連續纖維絲束經粘合硬化形成一體化導電加熱複合筋，所述的碳纖維電加熱線包含至少一層絕緣層，所述的膠黏劑包括不飽和樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹月旨、聚氨酯樹脂中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的連續纖維絲束包括玄武巖纖維、玻璃纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、陶瓷纖維、高分子量聚乙烯纖維、聚醯胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、酚醛纖維和聚丙烯纖維中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的絕緣層由矽橡膠、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或交聯聚乙烯中的一種或多種組成。
4.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於以所述的連續纖維絲束和膠黏劑的總質量為100份計，膠黏劑含量為5-60份。
5.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的導電加熱複合筋的橫截面形狀選自圓形、矩形、橢圓形、三角形、其它多邊形或者異型的一種。
6.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的導電加熱複合筋的表面經粗糙化處理。
7.根據權利要求6所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的導電加熱複合筋的表面粗糙化處理是在複合筋成型過程中使用纖維對未固化的複合筋進行纏繞，待固化後，拆掉表面纖維，使其表面呈現帶肋痕的凹槽。
8.根據權利要求7所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的導電加熱複合筋的表面粗糙化處理達到如下效果:導電加熱複合筋在正常使用過程中導電加熱複合筋和水泥混凝土粘結良好不發生滑移，一旦導電加熱複合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞時，導電加熱複合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷。
9.根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋，其特徵在於所述的導電加熱複合筋接入了碳纖維應變測試裝置，所述的碳纖維應變測試裝置包括兩個長標距碳纖維應變傳感器、兩個阻值與長標距碳纖維應變傳感器相同的電阻和長標距碳纖維應變傳感器、電阻、恆流電源按照惠斯登溫度補償電橋形式布置。
10.一種根據權利要求1所述的可用於路面融雪化冰的導電加熱複合筋的製備方法，其特徵在於:首先將碳纖維電發熱線和少部分連續長纖維絲束通過中心的集束孔，然後將其餘連續纖維絲束從均勻分布於中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與碳纖維電發熱線封裝製品一起在一定的預張力下通過浸膠槽浸入膠黏劑，然後進入隧道式烘箱予以固化成型，在進入後道設置的隧道式烘箱最後進行後固化成型，最後進入卷裝盤收卷得到產品。
【文檔編號】E01C11/18GK104005317SQ201410203714
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】吳智深, 李炳泉, 汪昕, 石錢華, 朱中國 申請人:江蘇綠材谷新材料科技發展有限公司