CN104005317B - 一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法，导电加热复合筋包括：至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸渍所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸渍了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，其特征在于所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺‑甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。

Description

一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋及其制备方法，更进一步，本发明可以以碳纤维导电加热线为导电加热体结合高强纤维制备高强度复合筋，不但可用于道路、桥面、机场跑道、建筑物屋顶等使用通导电加热方式进行融雪化冰，还可以用于混凝土中代替钢筋进行增强的复合筋制品。

背景技术

在冬季，全世界任何一个国家或地区的道路积雪结冰都会对交通运输产生极为不利的影响，严重影响交通运输和经济建设，因此路面冰雪问题一直以来都严重困扰着世界各国交通部门的难题。在清除道路积雪结冰的方法上，传统的方法是采用人工法和机械法。人工法费时费力，机械法虽然速度快，但是清除不彻底，且除冰机械的利用率低。此外，还有化学融化法，如向道喷洒撒盐如氯化钠等融化冰雪，但这会严重腐蚀混凝土路面钢筋，使得路面易剥蚀破坏、降低路面的耐久性。总而言之，使用这些方法都存在费时费力或不环保等缺点，且不能及时的恢复交通，这些传统的解决方法远远不能满足人们对交通的要求。

近年来，道路安全工程师开始尝试新方法来解决这一技术难题。目前的一种解决方案是将可加热电缆预埋设在路面或者桥面混凝土中，待路面（将要）积雪结冰或即通电产生热量以消除路面的冰雪。CN200820032051.2公开了一种路面或建筑物屋顶用融雪化冰电热装置，其特征在于：由导电材质的内芯棒或管、导电材质的外套管以及通电线圈组成，内芯棒或管与外套管同心嵌套，所述通电线圈同心嵌套于内芯棒或管的外周及外套管的内壁之间。该实用新型专利采用的导电加热体系采用铁或不锈钢等传统金属导电加热材料，存在易氧化击穿和耐腐蚀性差等问题，一旦电热线被氧化击穿则会导致其不能加热且由于预埋在混凝土中而难于修复；或者该加热设备被腐蚀生锈而会造成加热功率的波动，因此该专利的加热设备的稳定性和可靠性较差，不符合路面融雪化冰用的苛刻环境。

由于使用铁或者不锈钢等存在的上述耐腐蚀性等的问题，人们开始进一步尝试使用其它高性能耐腐蚀加热材料以代替之，其中，碳纤维作为融雪化冰的导电加热体受到了广泛的关注。目前在使用的一种方案是在新路线施工时将包裹有绝缘层的碳纤维导电加热线与混凝土中的钢筋捆绑在一起，然后浇铸混凝土使碳纤维导电加热线和钢筋预埋在地下。又如CN200810229274.2公开了一种基于碳纤维-玻璃纤维复合编织网的融雪、化冰方法，其特征是在待加热体的基础层上依次铺设隔热层、导热层、经电绝缘和粘沙处理的碳纤维玻璃纤维复合编织网和导热层。上述提供的这些技术解决方案使用碳纤维作为导电加热线克服了传统铁或者不锈钢加热材料易于氧化击穿和耐腐蚀性差的缺点，适用于路面的融雪化冰的苛刻环境。但由于碳纤维脆性大，抗剪强度低，即使在其外表加入玻璃纤维复合编织网，碳纤维仍没有得到足够充分的保护，在实际的施工过程中，路面等的混凝土的震动加压施工很容易将碳纤维导电加热线压断或者震断，与此同时，一般强度的材料，不能承受重力汽车的碾压，使用普通材料制备的导电碳纤维加热线由于力学性能较低，很容易被重型汽车压断从而造成碳纤维导电加热线的断路，这使得使用上述等的技术方案远远达不到路面融雪化冰所需要的加热系统可靠稳定的要求。

与此同时，按照专利上述的以前的解决方案，均是需要在原有公路的钢筋混凝土基础上再重新安装一套电加热融雪化冰装置，这不但不利于节约材料，更重要的是还增加了融雪化冰装置的施工程序和工艺，造成其工的复杂和困难，不利于生产效率的提高。最后，如专利所述，传统的混凝土增强材料钢筋不但与不锈钢或铁加热体在混凝土中都存在不耐腐蚀的问题，且钢筋的密度高，达到7.8g/cm³，其比模量低，使用其用于路面或者桥面的增强，将会降低路面者桥面的载重量。寻求一种既可以起到融雪化冰又兼具耐腐蚀性能良好、密度低、强度高、可代替钢筋增强混凝土的复合筋是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述技术难题，本发明以碳纤维导电加热线作为加热体，采用了复合筋的制备工艺技术制备成一种力学性能优越的可导电复合筋，将该导电加热复合筋预埋设在路面或者桥面混凝土中，用于融雪化冰，具有优越的耐腐蚀效果和良好的强度，可充分保护碳纤维导电加热线在整个施工过程不被折断，在后面的路面运行中不被重型汽车压断，并且无需和钢筋捆绑，施工方便。更进一步，本发明还可使用高强度纤维制备高强度导电加热复合筋，不但具有上述的优点，同时还具有足够的纵向拉伸强度、弯曲强度和抗剪强度，可以替代钢筋用于混凝土的增强，解决了传统技术方案中钢筋腐蚀的问题，实现了融雪化冰效果和混凝土增强材料耐腐蚀功能的统一，具有良好的技术和社会有益效果。

本发明所采用技术方案如下：

一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于包括：至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸渍所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸渍了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。

本发明所述的碳纤维导电加热线的发热体是由碳纤维组成。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，密度约为1.75g/cm³，其抗拉强度、弹性模量高，抗蠕变，耐腐蚀，耐疲劳，耐高温性能性优越，热膨胀系数小，和树脂结合制备的树脂基碳纤维复合筋其纵向拉伸强度可达2000Mpa。此外，碳纤维还具有宝贵的电学、热学性能。金属发热体存在易氧化击穿和耐腐蚀性差等弱点，碳纤维由于可导电作为发热体应用，可充分发挥材料的耐酸碱腐蚀，抗氧化，高稳定性，长寿命等特点，碳纤维发热体产品在300℃下普遍能够达到稳定工作100000小时的时间，并且发热过程中同时发热时不发光，其热转换率非常高，达到98％以上，电热转化效率比金属发热提高30％。所以，本发明所述的碳纤维电热线一种密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀的一种新型发热材料，具有比传统电热线无法比拟的优点，因此碳纤维电热线比起传统的金属电热线特别是铁或不锈钢电热线更符合路面融雪化冰用的苛刻环境。本发明所述的碳纤维导电加热线所选取的碳纤维规格型号、直径大小和电阻值可以根据实际的使用和施工需求选取，如可以选用3k、6k、12k、24k等不同规格的碳纤维。本发明导电加热复合筋不限制其所包含的碳纤维导电电加热线数量，可以是一束，也可以是数束。进一步，为了生产方便的需要，本发明优选的碳纤维导电加热线是一种已经在表面包覆绝缘层的碳纤维导电加热线，所述的绝缘层材料优先使用聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氯乙烯或交联聚乙烯材料。本发明所述的碳纤维导电线可以是两端已经接好导电线接头的产品，其两端可通过导电线与电源相连接。本发明所用的导电加热线不限制其接入的电压值，可以是220V、110V或36V等，电流可以是交流电，也可以是直流电，和传统的电热线所用电流电压无异。

本发明所述的连续纤维丝束，可以是连续纤维纱、如连续有捻、无捻粗纱，也可以是连续纤维布织物，如连续单向/平纹/缎纹/斜纹/布等，还可以是纤维毡、纤维带等。本发明所述的连续纤维丝束，包括但不限于无机连续纤维和有机连续纤维，无机连续纤维如玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、硼纤维、陶瓷纤维等；有机纤维如超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维和聚丙烯纤维等。本发明所述的连续纤维中，优选无机纤维，无机纤维如玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维等除了具有较好的耐腐蚀性能，还具有比有机纤维更好的导热性能。本发明所述的连续纤维丝束包覆在碳纤维导电加热线周围并浸渍胶黏剂，然后通过粘合硬化结合形成坚固的复合筋，起到充分保护碳纤维的作用，并且具有较好的耐碱腐蚀性能。

更进一步，本发明还可使用高强度纤维制备得到高强度导电加热复合筋，可以替代钢筋用于混凝土的增强，解决了传统技术方案中钢筋腐蚀的问题，实现了融雪化冰效果和混凝土增强材料耐腐蚀功能的统一，达到良好的技术和社会有益效果。本发明所述的高强度纤维，优选玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等，有机纤维如超高分子量聚乙烯纤维等，用所述的高强度纤维制备的高强度导电加热复合筋具有优越的纵向拉伸强度，其纵向拉伸强度优选≥300Mpa，次优选≥1200Mpa，再优选≥2000MPa。鉴于普通钢筋的拉伸屈服强度为300Mpa，所述的高强度导电加热复合筋的纵向拉伸强度完全可达到代替钢筋要求。此外，本发明所述的高强度导电加热复合筋的拉伸模量优选≥10Gpa，次优选大于≥45Gpa，再优选大于≥100Gpa。

本发明所述的玄武岩纤维是以纯天然的火山岩（玄武岩等）为唯一的原料，在1450℃～1500℃的高温下，经过铂铑合金拉丝漏板拉制得到的纤维，玄武岩纤维被誉为21世纪的绿色环保新材料，可广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，用于制备复合筋，具有良好的综合力学性能。

本发明所述的胶黏剂，优先使用有机胶黏剂，有机胶黏剂包括热固性树脂和热塑性树脂胶黏剂，所述的热固性树脂包括但不限于不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂等；所述的热塑性树脂包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸酯树脂、氯丁橡胶、有机硅树脂、ABS、聚氟乙烯树脂、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等；由于热固性树脂胶黏剂在常温下通常为液态，更容易浸渍纤维，具有更好的加工性能，更进一步，本发明优先使用热固性树脂胶黏剂。本发明所述的热塑性胶黏剂由于在常温下通常为固态，故而使用该胶黏剂的一种可行的方法是需要将该胶黏剂加热至熔点以上使其变成流体，然后浸渍纤维，再迅速冷却硬化，得到复合筋。

除了上述有机胶黏剂，根据某些特殊需要，还可以使用绝缘的无机胶黏剂。无机胶粘剂是由无机盐、无机酸、无机碱金属和金属氧化物、氢氧化物等组成的一类范围相当广泛的胶粘剂，其种类主要有磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐等。无机胶粘剂的突出优点是耐高温性能极为优异，耐油性优良，可在某些特殊需要场合使用。

本发明所述的粘合硬化，属于复合筋生产工艺技术专门术语，是指胶黏剂经冷却或者加热发生交联固化反应使其由流动液态变成固体的过程，在这一过程中，液态的胶黏剂充分浸渍纤维，然后经固化后形成坚硬的胶黏剂基体，从而达到良好的粘结和应力传递效果。

本发明所述的连续纤维丝束和胶黏剂的含量配比，以连续纤维丝束和胶黏剂的总质量为100份计，其中胶黏剂的含量为5-60份，优选为10-50份，更优选为15-35份。

本发明所述的导电加热复合筋产品，可根据运输的需要和施工的便利出发选取，不限制其形状，可以是圆棒状、椭圆棒状、也可以是矩形、三角形、五边形、六边形等形状，还可以是其它异型状，所以本发明所述的导电加热复合筋的横截面形状可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形、其它多边形或者异型状的外观。本发明出于生产的便利，优选使用截面为圆形和矩形的产品。

本发明所述的导电加热复合筋经成型工艺成型后，如果未进行任何表面处理，通常是表面为光滑面的复合筋。为了提高和混凝土的界面粘结锚固力，提高其用于增强混凝土的效果，本发明专利优选对导电加热复合筋表面进行粗糙化处理，使得产品的表面为粗糙的表面。所需要的粗糙表面程度，可以根据实际需要的需求进行设计，一种使用情况是所设计的粗糙表面可以达到这样的效果：在实际的正常使用过程中具有良好的增强混凝土的效果，导电加热复合筋和水泥混凝土粘结良好不发生滑移，但一旦复合筋增强水泥混凝土遭到严重破坏（如道路沉降）时，导电加热复合筋将从水泥混凝土中滑移而不折断，从而使得本发明所述的导电加热复合筋具有最大限度的安全运行稳定性。对产品进行表面粗糙化处理可以在成型之前、成型过程之中、或者产品成型之后。如一种方法是可以在胶黏剂固化前，对复合筋表面进行喷砂处理，使得其粘附于复合筋其表面，或优选通过某种工艺制备复合筋表面粗糙的形状以用于增强混凝土，还可以在复合筋表面缠绕纤维，或者在复合筋成型过程中使用纤维对未固化的复合筋进行缠绕，待固化后，拆掉表面纤维，使其表面呈现带肋痕的凹槽等，通过这些方法使得产品表面粗糙度增加，从而使得和混凝土具有更好的粘结力和锚固力。本发明优选呈现带肋痕的凹槽的表面处理方式，通过控制凹槽的大小和深浅从而可以有效控制其粗糙度，达到上述所述的导电加热复合筋在正常使用过程中导电加热复合筋和水泥混凝土粘结良好不发生滑移，一旦导电加热复合筋增强水泥混凝土遭到严重开裂破坏（如道路沉降）时，导电加热复合筋将从水泥混凝土中滑移而不折断的效果。

本发明所述的导电加热复合筋，还可以在其中接入碳纤维应变测试装置，用于测试碳纤维材料在小应变范围内的传感性能，以达到动态检测导电加热复合筋碳纤维的电阻、温度、应力和应变的效果，所述的碳纤维应变测试装置，优选分布式长标距测试装置，所述的分布式长标距碳纤维应变测试装置，主要包括两个长标距碳纤维应变传感器、两个阻值与长标距碳纤维应变传感器相同的电阻，长标距碳纤维应变传感器、电阻、恒流电源按照惠斯登温度补偿电桥形式布置，其中一个长标距碳纤维应变传感器作为工作片，另一个长标距碳纤维应变传感器作为温度补偿片；惠斯登温度补偿电桥的信号输出端与初级信号的信号输入端连接，初级信号的信号输出端与单片机的信号输入端连接，单片机的信号输出端与高可信度的近似真值的信号输入端连接。更具体的结构和使用方法本专利参考专利201110371789.8《一种分布式高精度长标距碳纤维应变测试装置及测试方法》。

本发明所述的导电加热复合筋，可以使用于路面、桥面、机场跑道、建筑物屋顶等作为路面融雪化冰功能使用，其使用的方式，可以在混凝土和沥青之间施工铺设使用，可以在作为替代钢筋增强混凝土直接使用，也可以现有道路改造中使用，也可以在新道路中直接铺设使用。此外，本发明不限制所述的导电加热复合筋还可以在其它领域方面进行使用。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的导电加热复合筋系结合纤维和树脂的各种性能优点进行复合的材料，力学性能优越，弯曲强度、抗剪强度指标远远比比包裹普通塑料层的碳纤维电热线强度高，可充分保护碳纤维导电加热线在整个施工过程不被折断，在后面的路面运行中不被重型汽车压断，完全符合电加热融雪化冰系统的安全保障要求；

2、本发明所述的导电加热复合筋不仅具有通电融雪化冰功能，而且纵向拉伸强度高，如玄武岩纤维基的复合筋纵向拉伸强度可大于1200Mpa，碳纤维基的复合筋纵向拉伸强度可大于2000Mpa，远远大于普通钢筋的拉伸屈服强度，用于替代钢筋用于路面混凝土的增强，并且兼具导电加热的融雪化冰功能，这大大减少了传统融雪化冰所需要额外添加的装置，既节约了原材料，还减少了了的施工程序和工艺，提高了生产效率，提高实现了融雪化冰效果和混凝土增强材料耐腐蚀功能的统一，具有良好的技术和社会有益效果；

3、本发明所述的导电加热复合筋均是使用耐腐蚀、使用寿命长的材料制备。如碳纤维、玄武岩纤维、和树脂胶黏剂等化学性能稳定，耐腐蚀性能良好，其使用寿命比不锈钢材料长得多，在混凝土环境下可实现与建筑同寿命；

4、本发明所述的导电加热复合筋重量轻，密度在1.0-2.2g/cm3，约为钢筋重量的25%，不仅其比强度、比模量比钢筋高，而且代替钢筋用于混凝土增强，还可有效减轻了路面的混凝土结构件重量，从而本质上提高了路面的承载量；

5、本发明所述的导电加热复合筋通过控制凹槽的大小和深浅从而可以有效控制其粗糙度，达到在正常使用过程中导电加热复合筋和水泥混凝土粘结良好不发生滑移，一旦导电加热复合筋增强水泥混凝土遭到严重开裂破坏（如道路沉降）时，导电加热复合筋将从水泥混凝土中滑移而不折断的效果；还可以通过接入碳纤维应变测试装置，可达到动态检测导电加热复合筋碳纤维的电阻、温度、应力和应变的效果，这些技术的融入使其赋予智能特性，进一步增强了本发明所述的导电加热复合筋的安全稳定性能。

本发明还提供了一种制备本发明的导电加热复合筋的方法，然而本发明的导电加热复合筋不限于使用其它方法制备而得。本发明所述的制备导电加热复合筋的方法是通过使用拉挤成型工艺进行制备。拉挤成型工艺是指连续纤维或织物在外力牵引下，经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长切割，连续生产复合筋制品的工艺技术，本发明的导电加热复合筋生产技术是在此基础开发了碳纤维电发热线植入成型技术，其主要生产工艺：首先将碳纤维电发热线和少部分连续纤维丝束通过中心的集束孔，然后将其余连续纤维丝束从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与碳纤维电发热线封装制品一起在一定的预张力下通过浸胶槽浸入胶黏剂，然后进入隧道式烘箱予以固化成型，在进入后道设置的隧道式烘箱最后进行后固化成型，最后进入卷装盘收卷得到产品。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明的碳纤维电热线采购于北京东丽邦碳纤维电热线缆有限公司，涤纶纤维采购于浙江海利得新材料股份有限公司，玄武岩纤维采购于浙江石金玄武岩纤维有限责任公司，玻璃纤维采购于巨石集团，碳纤维采购于日本东丽集团碳纤维，乙烯基树脂采购于上海富臣化工有限公司，环氧树脂采购于无锡树脂厂，酚醛树脂采购于常熟东南塑料有限公司，聚氨酯树脂采购于拜耳材料科技有限公司，其它原料均为商售得到。

测试相应标准方法说明：

1、复合筋纵向拉伸强度、拉伸模量按照 ACI 440.3R-04-Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or Strengthening Concrete Structures检测；

2、复合筋弯曲强度按照 ISO 14125检测；

3、复合筋密度按照GBT 1463-2005 纤维增强塑料密度和相对密度试验方法测试；

4、复合筋抗剪切强度按照 JGT 406-2013 附录B检测；

5、胶黏剂含量按照纤维浸胶前的线密度和固化后筋材的线密度之比进行计算，步骤为：

（1）、参考标准GB/T 7690.1-2013测量得到单根或者单片连续纤维丝束的线密度（取单位为g/m），计为k；

（2）、统计得到制备筋材所用的连续纤维丝束数量（根或片），计为m；

（3）、分别取3个不同位置的合格复合筋产品裁成1米长，分别测量其质量并计算其平均值，计为W；

（4）、胶黏剂质量含量按公式（1-k*m/W）*100%计算。

实施例1

将1束表面包覆聚四氟乙烯绝缘层的碳纤维导电加热线和拉挤成型用连续玄武岩纤维无捻粗纱CBF13-1200产品通过中心的集束孔，然后将其余连续玄武岩长纤维无捻粗纱从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与所述的碳纤维导电加热线一起在一定的预张力下通过包含乙烯基树脂FUCHEM854及固化剂的浸胶槽，充分浸入乙烯基树脂胶黏剂，通过6mm的圆形预成型模具进行预成型，然后使用纤维对未固化的复合筋进行缠绕，进入隧道式烘箱以进一步固化成型，固化后，拆掉表面纤维，使其表面呈现带肋痕的凹槽，最后进入卷装盘收卷得到圆形的导电加热复合筋产品，所得的制品直径为6.1mm，经测试导电和加热性能良好，产品其它性能见表1。

实施例2

将3束表面包覆硅树橡胶绝缘层的碳纤维导电加热线和拉挤成型用碳纤维T700S产品通过中心的集束孔，然后将其余连续碳纤维从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与所述的碳纤维导电加热线一起在一定的预张力下通过包含环氧树脂胶黏剂9804A/B的浸胶槽，充分浸入环氧树脂胶黏剂，通过12mm的圆形预成型模具进行预成型，在树脂未完全固化之前进行喷砂以增强产品的表面粗糙度，然后进入隧道式烘箱以进一步固化成型，最后进入卷装盘收卷得到圆形的导电加热复合筋产品。所得的制品直径为11.9mm，经测试导电和加热性能良好，产品其它性能见表1。

实施例3

将1束表面包覆聚四氟乙烯绝缘层的碳纤维导电加热线和拉挤成型用玻璃纤维E6-386T产品通过中心的集束孔，然后将其余连续玻璃纤维无捻粗纱从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与所述的碳纤维导电加热线一起在一定的预张力下通过包含酚醛树脂胶黏剂NR9450的浸胶槽，充分浸入酚醛树脂胶黏剂，通过8mm的圆形预成型模具进行预成型，然后使用纤维对未固化的复合筋进行缠绕，进入隧道式烘箱以进一步固化成型，固化后，拆掉表面纤维，使其表面呈现带肋痕的凹槽，然后进入隧道式烘箱以进一步固化成型，最后进入卷装盘收卷得到圆形的导电加热复合筋产品。所得的制品直径为8.0mm，经测试导电和加热性能良好，产品其它性能见表1。

实施例4

将1束表面包覆交联聚乙烯绝缘层的碳纤维导电加热线和拉挤成型用涤纶纱通过中心的集束孔，然后将其余涤纶纱从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与所述的碳纤维导电加热线一起在一定的预张力下通过包含PUL2500系列聚氨酯树脂系统的浸胶槽，充分浸入聚氨酯树脂胶黏剂，通过6mm的圆形预成型模具进行预成型，然后进入隧道式烘箱以进一步固化成型，最后进入卷装盘收卷得到圆形的导电加热复合筋产品。所得的制品直径为6.1mm，经测试导电和加热性能良好，产品其它性能见表1；参考专利201110371789.8接入碳纤维应变测试装置，可实时动态检测导电加热复合筋碳纤维的电阻、温度、应力和应变。

对比例1

将采购的表面包覆聚四氟乙烯的碳纤维导电加热线捆绑于不锈钢筋（HRB335热轧带肋钢筋）中，根据表1的指标测试不锈钢筋性能并附于表中。

对比例2

使用采购的表面包覆聚四氟乙烯的碳纤维导电加热线根据表1的指标测试其性能并附于表中。

表 1 实施例和对比例实验结果

从上述表1的实施例和对比例实验结果中可以看出，本发明所述的导电加热复合筋轻质高强，力学性能优越，不仅其拉伸强度和模量、弯曲强度、抗剪强度指标远远比比包裹普通塑料层的碳纤维电热线强度高，可充分保护碳纤维导电加热线在整个施工过程不被折断，在路面运行中不被重型汽车压断，完全符合电加热融雪化冰系统的安全保障要求，而且其拉伸强度也可比HRB335钢筋高得多，能代替钢筋用于混凝土增强，解决了传统技术方案中钢筋腐蚀的问题，接入碳纤维应变测试装置还可实现实时检测电阻等性能，具智能化和安全稳定运行效果，实现了融雪化冰效果和混凝土增强材料耐腐蚀功能的统一，具有良好的技术和社会有益效果。

Claims (12)

1.一种可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于包括：至少一束碳纤维导电加热线、包覆在所述碳纤维导电加热线周围的连续纤维丝束和用于浸渍所述碳纤维导电加热线及连续纤维丝束的胶黏剂，所述浸渍了胶黏剂的碳纤维电热线和连续纤维丝束经粘合硬化形成一体化导电加热复合筋，所述的碳纤维电加热线包含至少一层绝缘层，所述的胶黏剂包括不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种，所述的导电加热复合筋拥有≥300Mpa的纵向拉伸强度。

2.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋拥有≥1200Mpa的纵向拉伸强度。

3.根据权利要求2所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋拥有≥2000Mpa的纵向拉伸强度。

4.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的连续纤维丝束包括玄武岩纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、硼纤维、陶瓷纤维、高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的绝缘层由硅橡胶、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或交联聚乙烯中的一种或多种组成。

6.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于以所述的连续纤维丝束和胶黏剂的总质量为100份计，胶黏剂含量为5-60份。

7.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋的横截面形状选自圆形、矩形、椭圆形、三角形、其它多边形或者除前述其它多边形形状以外的其它异型的一种。

8.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋的表面经粗糙化处理。

9.根据权利要求6所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋的表面粗糙化处理是在复合筋成型过程中使用纤维对未固化的复合筋进行缠绕，待固化后，拆掉表面纤维，使其表面呈现带肋痕的凹槽。

10.根据权利要求7所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋的表面粗糙化处理达到如下效果：导电加热复合筋在正常使用过程中导电加热复合筋和水泥混凝土粘结良好不发生滑移，一旦导电加热复合筋增强水泥混凝土遭到严重开裂破坏时，导电加热复合筋将从水泥混凝土中滑移而不折断。

11.根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋，其特征在于所述的导电加热复合筋接入了碳纤维应变测试装置，所述的碳纤维应变测试装置包括两个长标距碳纤维应变传感器、两个阻值与长标距碳纤维应变传感器相同的电阻和长标距碳纤维应变传感器、电阻、恒流电源按照惠斯登温度补偿电桥形式布置。

12.一种根据权利要求1所述的可用于路面融雪化冰的导电加热复合筋的制备方法，其特征在于：首先将碳纤维电发热线和少部分连续长纤维丝束通过中心的集束孔，然后将其余连续纤维丝束从均匀分布于中心集束孔周围的若干穿纱孔中通过，与碳纤维电发热线封装制品一起在一定的预张力下通过浸胶槽浸入胶黏剂，然后进入隧道式烘箱予以固化成型，在进入后道设置的隧道式烘箱最后进行后固化成型，最后进入卷装盘收卷得到产品。