一種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋及其制備方法，導電加熱復合筋包括：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(xù)纖維絲束和用于浸漬所述碳纖維導電加熱線及連續(xù)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(xù)纖維絲束經(jīng)粘合硬化形成一體化導電加熱復合筋，其特征在于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(huán)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】—種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋及其制備方法，更進一步，本發(fā)明可以以碳纖維導電加熱線為導電加熱體結(jié)合高強纖維制備高強度復合筋，不但可用于道路、橋面、機場跑道、建筑物屋頂?shù)仁褂猛▽щ娂訜岱绞竭M行融雪化冰，還可以用于混凝土中代替鋼筋進行增強的復合筋制品。
【背景技術(shù)】
[0002]在冬季，全世界任何一個國家或地區(qū)的道路積雪結(jié)冰都會對交通運輸產(chǎn)生極為不利的影響，嚴重影響交通運輸和經(jīng)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(jié)冰的方法上，傳統(tǒng)的方法是采用人工法和機械法。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?？偠灾褂眠@些方法都存在費時費力或不環(huán)保等缺點，且不能及時的恢復交通，這些傳統(tǒng)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(shù)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(jié)冰或即通電產(chǎn)生熱量以消除路面的冰雪。CN200820032051.2公開了一種路面或建筑物屋頂用融雪化冰電熱裝置，其特征在于:由導電材質(zhì)的內(nèi)芯棒或管、導電材質(zhì)的外套管以及通電線圈組成，內(nèi)芯棒或管與外套管同心嵌套，所述通電線圈同心嵌套于內(nèi)芯棒或管的外周及外套管的內(nèi)壁之間。該實用新型專利采用的導電加熱體系采用鐵或不銹鋼等傳統(tǒng)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于預埋在混凝土中而難于修復；或者該加熱設備被腐蝕生銹而會造成加熱功率的波動，因此該專利的加熱設備的穩(wěn)定性和可靠性較差，不符合路面融雪化冰用的苛刻環(huán)境。
[0004]由于使用鐵或者不銹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(guān)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，然后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公開了一種基于碳纖維-玻璃纖維復合編織網(wǎng)的融雪、化冰方法，其特征是在待加熱體的基礎層上依次鋪設隔熱層、導熱層、經(jīng)電絕緣和粘沙處理的碳纖維玻璃纖維復合編織網(wǎng)和導熱層。上述提供的這些技術(shù)解決方案使用碳纖維作為導電加熱線克服了傳統(tǒng)鐵或者不銹鋼加熱材料易于氧化擊穿和耐腐蝕性差的缺點，適用于路面的融雪化冰的苛刻環(huán)境。但由于碳纖維脆性大，抗剪強度低，即使在其外表加入玻璃纖維復合編織網(wǎng)，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，使用普通材料制備的導電碳纖維加熱線由于力學性能較低，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(shù)方案遠遠達不到路面融雪化冰所需要的加熱系統(tǒng)可靠穩(wěn)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，這不但不利于節(jié)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，造成其工的復雜和困難，不利于生產(chǎn)效率的提高。最后，如專利所述，傳統(tǒng)的混凝土增強材料鋼筋不但與不銹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，使用其用于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復合筋是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述技術(shù)難題，本發(fā)明以碳纖維導電加熱線作為加熱體，采用了復合筋的制備工藝技術(shù)制備成一種力學性能優(yōu)越的可導電復合筋，將該導電加熱復合筋預埋設在路面或者橋面混凝土中，用于融雪化冰，具有優(yōu)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，在后面的路面運行中不被重型汽車壓斷，并且無需和鋼筋捆綁，施工方便。更進一步，本發(fā)明還可使用高強度纖維制備高強度導電加熱復合筋，不但具有上述的優(yōu)點，同時還具有足夠的縱向拉伸強度、彎曲強度和抗剪強度，可以替代鋼筋用于混凝土的增強，解決了傳統(tǒng)技術(shù)方案中鋼筋腐蝕的問題，實現(xiàn)了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統(tǒng)一，具有良好的技術(shù)和社會有益效果。
[0007]本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下:
一種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于包括: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(xù)纖維絲束和用于浸潰所述碳纖維導電加熱線及連續(xù)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(xù)纖維絲束經(jīng)粘合硬化形成一體化導電加熱復合筋，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(huán)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(fā)明所述的碳纖維導電加熱線的發(fā)熱體是由碳纖維組成。碳纖維是一種力學性能優(yōu)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(yōu)越，熱膨脹系數(shù)小，和樹脂結(jié)合制備的樹脂基碳纖維復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(fā)熱體存在易氧化擊穿和耐腐蝕性差等弱點，碳纖維由于可導電作為發(fā)熱體應用，可充分發(fā)揮材料的耐酸堿腐蝕，抗氧化，高穩(wěn)定性，長壽命等特點，碳纖維發(fā)熱體產(chǎn)品在300°C下普遍能夠達到穩(wěn)定工作100000小時的時間，并且發(fā)熱過程中同時發(fā)熱時不發(fā)光，其熱轉(zhuǎn)換率非常高，達到98%以上，電熱轉(zhuǎn)化效率比金屬發(fā)熱提高30%。所以，本發(fā)明所述的碳纖維電熱線一種密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕的一種新型發(fā)熱材料，具有比傳統(tǒng)電熱線無法比擬的優(yōu)點，因此碳纖維電熱線比起傳統(tǒng)的金屬電熱線特別是鐵或不銹鋼電熱線更符合路面融雪化冰用的苛刻環(huán)境。本發(fā)明所述的碳纖維導電加熱線所選取的碳纖維規(guī)格型號、直徑大小和電阻值可以根據(jù)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(guī)格的碳纖維。本發(fā)明導電加熱復合筋不限制其所包含的碳纖維導電電加熱線數(shù)量，可以是一束，也可以是數(shù)束。進一步，為了生產(chǎn)方便的需要，本發(fā)明優(yōu)選的碳纖維導電加熱線是一種已經(jīng)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(yōu)先使用聚四氟乙烯、硅橡膠、聚氯乙烯或交聯(lián)聚乙烯材料。本發(fā)明所述的碳纖維導電線可以是兩端已經(jīng)接好導電線接頭的產(chǎn)品，其兩端可通過導電線與電源相連接。本發(fā)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(tǒng)的電熱線所用電流電
壓無異。
[0009]本發(fā)明所述的連續(xù)纖維絲束，可以是連續(xù)纖維紗、如連續(xù)有捻、無捻粗紗，也可以是連續(xù)纖維布織物，如連續(xù)單向/平紋/緞紋/斜紋/布等，還可以是纖維氈、纖維帶等。本發(fā)明所述的連續(xù)纖維絲束，包括但不限于無機連續(xù)纖維和有機連續(xù)纖維，無機連續(xù)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、聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、酚醛纖維和聚丙烯纖維等。本發(fā)明所述的連續(xù)纖維中，優(yōu)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(fā)明所述的連續(xù)纖維絲束包覆在碳纖維導電加熱線周圍并浸潰膠黏劑，然后通過粘合硬化結(jié)合形成堅固的復合筋，起到充分保護碳纖維的作用，并且具有較好的耐堿腐蝕性能。
[0010]更進一步，本發(fā)明還可使用高強度纖維制備得到高強度導電加熱復合筋，可以替代鋼筋用于混凝土的增強，解決了傳統(tǒng)技術(shù)方案中鋼筋腐蝕的問題，實現(xiàn)了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統(tǒng)一，達到良好的技術(shù)和社會有益效果。本發(fā)明所述的高強度纖維，優(yōu)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制備的高強度導電加熱復合筋具有優(yōu)越的縱向拉伸強度，其縱向拉伸強度優(yōu)選≥300Mpa，次優(yōu)選≥1200Mpa，再優(yōu)選≥2000MPa。鑒于普通鋼筋的拉伸屈服強度為300Mpa，所述的高強度導電加熱復合筋的縱向拉伸強度完全可達到代替鋼筋要求。此外，本發(fā)明所述的高強度導電加熱復合筋的拉伸模量優(yōu)選> lOGpa，次優(yōu)選大于> 45Gpa,再優(yōu)選大于> IOOGpa0
[0011]本發(fā)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(jīng)過鉬銠合金拉絲漏板拉制得到的纖維，玄武巖纖維被譽為21世紀的綠色環(huán)保新材料，可廣泛應用于消防、環(huán)保、航空航天、軍工、車船制造、工程塑料、建筑等軍工和民用領(lǐng)域，用于制備復合筋，具有良好的綜合力學性能。
[0012]本發(fā)明所述的膠黏劑，優(yōu)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于不飽和樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)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于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸酯樹脂、氯丁橡膠、有機硅樹脂、ABS、聚氟乙烯樹月旨、丁二烯橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等；由于熱固性樹脂膠黏劑在常溫下通常為液態(tài)，更容易浸潰纖維，具有更好的加工性能，更進一步，本發(fā)明優(yōu)先使用熱固性樹脂膠黏劑。本發(fā)明所述的熱塑性膠黏劑由于在常溫下通常為固態(tài)，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，然后浸潰纖維，再迅速冷卻硬化，得到復合筋。
[0013]除了上述有機膠黏劑，根據(jù)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、無機堿金屬和金屬氧化物、氫氧化物等組成的一類范圍相當廣泛的膠粘劑，其種類主要有磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽等。無機膠粘劑的突出優(yōu)點是耐高溫性能極為優(yōu)異，耐油性優(yōu)良，可在某些特殊需要場合使用。
[0014]本發(fā)明所述的粘合硬化，屬于復合筋生產(chǎn)工藝技術(shù)專門術(shù)語，是指膠黏劑經(jīng)冷卻或者加熱發(fā)生交聯(lián)固化反應使其由流動液態(tài)變成固體的過程，在這一過程中，液態(tài)的膠黏劑充分浸潰纖維，然后經(jīng)固化后形成堅硬的膠黏劑基體，從而達到良好的粘結(jié)和應力傳遞效果。
[0015]本發(fā)明所述的連續(xù)纖維絲束和膠黏劑的含量配比，以連續(xù)纖維絲束和膠黏劑的總質(zhì)量為100份計，其中膠黏劑的含量為5-60份，優(yōu)選為10-50份，更優(yōu)選為15-35份。
[0016]本發(fā)明所述的導電加熱復合筋產(chǎn)品，可根據(jù)運輸?shù)男枰褪┕さ谋憷霭l(fā)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(fā)明所述的導電加熱復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(fā)明出于生產(chǎn)的便利，優(yōu)選使用截面為圓形和矩形的產(chǎn)品。
[0017]本發(fā)明所述的導電加熱復合筋經(jīng)成型工藝成型后，如果未進行任何表面處理，通常是表面為光滑面的復合筋。為了提高和混凝土的界面粘結(jié)錨固力，提高其用于增強混凝土的效果，本發(fā)明專利優(yōu)選對導電加熱復合筋表面進行粗糙化處理，使得產(chǎn)品的表面為粗糙的表面。所需要的粗糙表面程度，可以根據(jù)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，導電加熱復合筋和水泥混凝土粘結(jié)良好不發(fā)生滑移，但一旦復合筋增強水泥混凝土遭到嚴重破壞(如道路沉降)時，導電加熱復合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷，從而使得本發(fā)明所述的導電加熱復合筋具有最大限度的安全運行穩(wěn)定性。對產(chǎn)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(chǎn)品成型之后。如一種方法是可以在膠黏劑固化前，對復合筋表面進行噴砂處理，使得其粘附于復合筋其表面，或優(yōu)選通過某種工藝制備復合筋表面粗糙的形狀以用于增強混凝土，還可以在復合筋表面纏繞纖維，或者在復合筋成型過程中使用纖維對未固化的復合筋進行纏繞，待固化后，拆掉表面纖維，使其表面呈現(xiàn)帶肋痕的凹槽等，通過這些方法使得產(chǎn)品表面粗糙度增加，從而使得和混凝土具有更好的粘結(jié)力和錨固力。本發(fā)明優(yōu)選呈現(xiàn)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復合筋在正常使用過程中導電加熱復合筋和水泥混凝土粘結(jié)良好不發(fā)生滑移，一旦導電加熱復合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞(如道路沉降)時，導電加熱復合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷的效果。
[0018]本發(fā)明所述的導電加熱復合筋，還可以在其中接入碳纖維應變測試裝置，用于測試碳纖維材料在小應變范圍內(nèi)的傳感性能，以達到動態(tài)檢測導電加熱復合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變的效果，所述的碳纖維應變測試裝置，優(yōu)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、恒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(jié)構(gòu)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(fā)明所述的導電加熱復合筋，可以使用于路面、橋面、機場跑道、建筑物屋頂?shù)茸鳛槁访嫒谘┗δ苁褂?，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(xiàn)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(fā)明不限制所述的導電加熱復合筋還可以在其它領(lǐng)域方面進行使用。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明所述的導電加熱復合筋系結(jié)合纖維和樹脂的各種性能優(yōu)點進行復合的材料，力學性能優(yōu)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，在后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(tǒng)的安全保障要求；
2、本發(fā)明所述的導電加熱復合筋不僅具有通電融雪化冰功能，而且縱向拉伸強度高，如玄武巖纖維基的復合筋縱向拉伸強度可大于1200Mpa，碳纖維基的復合筋縱向拉伸強度可大于2000Mpa，遠遠大于普通鋼筋的拉伸屈服強度，用于替代鋼筋用于路面混凝土的增強，并且兼具導電加熱的融雪化冰功能，這大大減少了傳統(tǒng)融雪化冰所需要額外添加的裝置，既節(jié)約了原材料，還減少了 了的施工程序和工藝，提高了生產(chǎn)效率，提高實現(xiàn)了融雪化冰效果和混凝土增強材料耐腐蝕功能的統(tǒng)一，具有良好的技術(shù)和社會有益效果；
3、本發(fā)明所述的導電加熱復合筋均是使用耐腐蝕、使用壽命長的材料制備。如碳纖維、玄武巖纖維、和樹脂膠黏劑等化學性能穩(wěn)定，耐腐蝕性能良好，其使用壽命比不銹鋼材料長得多，在混凝土環(huán)境下可實現(xiàn)與建筑同壽命；
4、本發(fā)明所述的導電加熱復合筋重量輕，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，而且代替鋼筋用于混凝土增強，還可有效減輕了路面的混凝土結(jié)構(gòu)件重量，從而本質(zhì)上提高了路面的承載量；
5、本發(fā)明所述的導電加熱復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復合筋和水泥混凝土粘結(jié)良好不發(fā)生滑移，一旦導電加熱復合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞(如道路沉降)時，導電加熱復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(tài)檢測導電加熱復合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變的效果，這些技術(shù)的融入使其賦予智能特性，進一步增強了本發(fā)明所述的導電加熱復合筋的安全穩(wěn)定性能。
[0021]本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明的導電加熱復合筋的方法，然而本發(fā)明的導電加熱復合筋不限于使用其它方法制備而得。本發(fā)明所述的制備導電加熱復合筋的方法是通過使用拉擠成型工藝進行制備。拉擠成型工藝是指連續(xù)纖維或織物在外力牽引下，經(jīng)過浸膠、擠壓成型、加熱固化、定長切割，連續(xù)生產(chǎn)復合筋制品的工藝技術(shù)，本發(fā)明的導電加熱復合筋生產(chǎn)技術(shù)是在此基礎開發(fā)了碳纖維電發(fā)熱線植入成型技術(shù)，其主要生產(chǎn)工藝:首先將碳纖維電發(fā)熱線和少部分連續(xù)纖維絲束通過中心的集束孔，然后將其余連續(xù)纖維絲束從均勻分布于中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與碳纖維電發(fā)熱線封裝制品一起在一定的預張力下通過浸膠槽浸入膠黏劑，然后進入隧道式烘箱予以固化成型，在進入后道設置的隧道式烘箱最后進行后固化成型，最后進入卷裝盤收卷得到產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，本發(fā)明的碳纖維電熱線采購于北京東麗邦碳纖維電熱線纜有限公司，滌綸纖維采購于浙江海利得新材料股份有限公司，玄武巖纖維采購于浙江石金玄武巖纖維有限責任公司，玻璃纖維采購于巨石集團，碳纖維采購于日本東麗集團碳纖維，乙烯基樹脂采購于上海富臣化工有限公司，環(huán)氧樹脂采購于無錫樹脂廠，酚醛樹脂采購于常熟東南塑料有限公司，聚氨酯樹脂采購于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、復合筋縱向拉伸強度、拉伸模量按照ACI440.3R-04-Guide Test Methods forFiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or Strengthening ConcreteStructures 檢測；
2、復合筋彎曲強度按照ISO14125檢測；
3、復合筋密度按照GBT1463-2005纖維增強塑料密度和相對密度試驗方法測試；
4、復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后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(xù)纖維絲束的線密度(取單位為g/m)，計為k ；
(2)、統(tǒng)計得到制備筋材所用的連續(xù)纖維絲束數(shù)量(根或片)，計為m；
(3)、分別取3個不同位置的合格復合筋產(chǎn)品裁成I米長，分別測量其質(zhì)量并計算其平均值，計為W ;
(4)、膠黏劑質(zhì)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(xù)玄武巖纖維無捻粗紗CBF13-1200產(chǎn)品通過中心的集束孔，然后將其余連續(xù)玄武巖長纖維無捻粗紗從均勻分布于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F(xiàn)UCHEM854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，然后使用纖維對未固化的復合筋進行纏繞，進入隧道式烘箱以進一步固化成型，固化后，拆掉表面纖維，使其表面呈現(xiàn)帶肋痕的凹槽，最后進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱復合筋產(chǎn)品，所得的制品直徑為6.1mm，經(jīng)測試導電和加熱性能良好，產(chǎn)品其它性能見表I。
[0025]實施例2
將3束表面包覆硅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(chǎn)品通過中心的集束孔，然后將其余連續(xù)碳纖維從均勻分布于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(huán)氧樹脂膠黏劑9804A/B的浸膠槽，充分浸入環(huán)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(chǎn)品的表面粗糙度，然后進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最后進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱復合筋產(chǎn)品。所得的制品直徑為11.9_，經(jīng)測試導電和加熱性能良好，產(chǎn)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(chǎn)品通過中心的集束孔，然后將其余連續(xù)玻璃纖維無捻粗紗從均勻分布于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，然后使用纖維對未固化的復合筋進行纏繞，進入隧道式烘箱以進一步固化成型，固化后，拆掉表面纖維，使其表面呈現(xiàn)帶肋痕的凹槽，然后進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最后進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱復合筋產(chǎn)品。所得的制品直徑為
8.0mm，經(jīng)測試導電和加熱性能良好，產(chǎn)品其它性能見表1。
[0027]實施例4
將I束表面包覆交聯(lián)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，然后將其余滌綸紗從均勻分布于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(tǒng)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，然后進入隧道式烘箱以進一步固化成型，最后進入卷裝盤收卷得到圓形的導電加熱復合筋產(chǎn)品。所得的制品直徑為6.1mm，經(jīng)測試導電和加熱性能良好，產(chǎn)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(tài)檢測導電加熱復合筋碳纖維的電阻、溫度、應力和應變。
[0028]對比例I
將采購的表面包覆聚四氟乙烯的碳纖維導電加熱線捆綁于不銹鋼筋(HRB335熱軋帶肋鋼筋)中，根據(jù)表1的指標測試不銹鋼筋性能并附于表中。
[0029]對比例2
使用采購的表面包覆聚四氟乙烯的碳纖維導電加熱線根據(jù)表1的指標測試其性能并附于表中。
[0030]表1實施例和對比例實驗結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于包括: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(xù)纖維絲束和用于浸潰所述碳纖維導電加熱線及連續(xù)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(xù)纖維絲束經(jīng)粘合硬化形成一體化導電加熱復合筋，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(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的連續(xù)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、聚酰胺纖維、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(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的絕緣層由硅橡膠、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或交聯(lián)聚乙烯中的一種或多種組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于以所述的連續(xù)纖維絲束和膠黏劑的總質(zhì)量為100份計，膠黏劑含量為5-60份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的導電加熱復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(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的導電加熱復合筋的表面經(jīng)粗糙化處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的導電加熱復合筋的表面粗糙化處理是在復合筋成型過程中使用纖維對未固化的復合筋進行纏繞，待固化后，拆掉表面纖維，使其表面呈現(xiàn)帶肋痕的凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的導電加熱復合筋的表面粗糙化處理達到如下效果:導電加熱復合筋在正常使用過程中導電加熱復合筋和水泥混凝土粘結(jié)良好不發(fā)生滑移，一旦導電加熱復合筋增強水泥混凝土遭到嚴重開裂破壞時，導電加熱復合筋將從水泥混凝土中滑移而不折斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋，其特征在于所述的導電加熱復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、恒流電源按照惠斯登溫度補償電橋形式布置。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于路面融雪化冰的導電加熱復合筋的制備方法，其特征在于:首先將碳纖維電發(fā)熱線和少部分連續(xù)長纖維絲束通過中心的集束孔，然后將其余連續(xù)纖維絲束從均勻分布于中心集束孔周圍的若干穿紗孔中通過，與碳纖維電發(fā)熱線封裝制品一起在一定的預張力下通過浸膠槽浸入膠黏劑，然后進入隧道式烘箱予以固化成型，在進入后道設置的隧道式烘箱最后進行后固化成型，最后進入卷裝盤收卷得到產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)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(fā)展有限公司