CN110158407A - 一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法 - Google Patents

一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法，石墨烯导电抗滑耐磨耗路面包括从下往上依次排列的隔热粘接层、石墨烯导电发热膜、碎石保护层和碎石磨耗层，石墨烯导电发热膜包括PET膜、两个电极片和多个固定在ＰＥＴ膜上的石墨烯导电条，两个电极片平行的固定在ＰＥＴ膜上，每个石墨烯导电条的两端分别与两个电极片连接，相邻石墨烯导电条相间隔开，ＰＥＴ膜上不固定电极片和石墨烯导电条的位置上设置有多个固定孔，粘接层透过固定孔粘接到碎石保护层上，本发明的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面发热效率高，能够较好的融化碎石磨耗层表面的落雪，保证路面不结冰并提高行车安全，本发明的施工方法可在常温下进行，施工安全灵活。

Description

一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法。
背景技术
冬季的北方地区，降雪、霜冻、结冰现象时有发生，已成为交通严重拥堵和导致交通事故多发的最大“黑点”。特别是高速公路、城市高架桥和立交桥，在寒冷的雨雪天气下，因为桥面下悬空或者为水域，比道路的温度通常要低2-3℃，因此更容易导致桥面结冰。尤其是出现人工难以觉察的“黑冰”，给车辆行驶带来了巨大的风险，极易造成多车连环相撞事故，造成人民生命财产的严重损失。
目前，国内通用的除雪融冰方法主要包括人工清扫法、机械除冰法、撒布融雪剂等几种，不仅具有清除不彻底、效率低、污染环境等缺点，而且往往是在下雪或结冰之后才去施行，具有明显的被动性、滞后性，这种被动性和滞后性，会造成严重的城市交通拥堵问题，引发大量的交通事故，因此，采取先进技术手段实现主动防冰、除冰，保障冰雪恶劣天气下的市内交通安全，特别是保障市内立交桥、高架桥、隧道口等路网关键节点的交通安全与畅通，已成为迫切需要解决的现实问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法，具有较好的融雪除冰效果。
为了解决上述技术问题，本发明一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面及其施工方法，包括从下往上依次排列的隔热粘接层、石墨烯导电发热膜、碎石保护层和碎石磨耗层，石墨烯导电发热膜包括PET膜、两个电极片和多个固定在ＰＥＴ膜上的石墨烯导电条，两个电极片平行的固定在ＰＥＴ膜上，两个电极片的长度方向在路面的宽度方向上，每个石墨烯导电条的两端分别与两个电极片连接，相邻石墨烯导电条相间隔开，石墨烯导电发热膜连接有供电控制系统，每个石墨烯导电发热膜的两个电极片的同一侧分别通过导线连接供电控制系统，ＰＥＴ膜上不固定电极片和石墨烯导电条的位置上设置有多个固定孔，粘接层透过固定孔粘接到碎石保护层上。
进一步地，所述的两个电极片的长度方向在ＰＥＴ膜的长度方向上，所述的石墨烯导电发热膜沿路面的长度方向排列有多个，每个石墨烯导电发热膜通过控制开关连接到供电控制系统，每个石墨烯导电发热膜上方的路面碎石磨耗层中设置有温度传感器，所有温度传感器连接供电控制系统。
为了提高行车安全，所述的碎石保护层采用玄武岩碎石，碎石磨耗层采用黑刚玉碎石。
一种上述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的施工方法，包括如下步骤：
（一）隔热粘结层的制备：
a. 按重量份计，将23.3-35.6份的粘结剂A和3.6-5.8份的岩棉或石棉粉混合并搅拌均匀，然后加入40.1-52.7份的粘结剂B 继续搅拌至均匀得到混合料A；
b. 清理基础路面，并对基础路面用机械钢刷进行打磨，将混合料均匀涂刷在基础路面上，涂刷厚度为1-2.5mm；
（二）石墨烯导电发热膜的制备：
a.在PET膜的两侧沿PET膜的长度方向分别安装电极片，将电极片连接到供电控制系统；
b.将多个石墨烯导电条固定在PET膜上，每个石墨烯导电条的两端分别与PET膜上两侧的电极片连接，相邻石墨烯导电条相间隔，在PET膜上没有固定石墨烯导电条的位置上开设固定孔，沿路面的长度方向排列多个石墨烯导电发热膜；
（三）碎石保护层的制备：
a. 按重量份计，将14.3-25.6份的粘结剂A和50.7-55.3份的玄武岩碎石混合并搅拌均匀，然后加入30.2-37.1份的粘结剂B继续搅拌至均匀，得到混合料B；
b. 将混合料B摊铺在石墨烯导电发热膜上得到碎石保护层，碎石保护层的厚度为5mm；
（四）碎石磨耗层的制备：
a. 将黑刚玉碎石均匀平铺在碎石保护层上，碎石磨耗层的厚度为1-3mm；
b. 养生48h后开放交通。
优选的，所述的粘结剂A的组成为53-58份的环氧树脂，16-18份的固化剂，22-25份的改性剂，4-5份的水泥按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的固化剂为N-羟乙基间苯二胺和N-羟丙基间苯二胺的混合物；所述的改性剂为异氰酸酯、聚酯树脂和聚酰胺树脂的混合物。
优选的，所述的粘结剂B的组成为38.5-42份的环氧树脂，16-18份的脂环族环氧树脂，16.5-19份的固化剂和26-29份的稀释剂按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的脂环族环氧树脂为脂环族环氧树脂为4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯和六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯的混合物；所述的固化剂为脂肪胺、芳香胺和聚酰胺的混合物；所述的稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物。
本发明的有益效果：本发明通过石墨烯导电条对路面进行加温，发热效率高，传递到碎石磨耗层的热量能够较好的融化碎石磨耗层表面的落雪，保证路面不结冰，石墨烯导电发热膜下层的隔热粘层有效的减少了热量向底层传递，石墨烯导电发热膜具有厚度极薄、电阻小、热效率高的优点，石墨烯导电发热膜的PET膜上的固定孔将隔热粘结层、石墨烯导电发热膜和碎石保护层牢固的连接成一体，碎石保护层的粘结剂还将黑刚玉碎石牢固的粘结在碎石保护层的上表面，使路面安全牢固，玄武岩碎石保护层有效的保护石墨烯导电发热膜不受路面行车荷载的破坏，表面黑刚玉碎石磨耗层有效的满足了路面行车的抗滑耐磨损要求，本发明的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面具有较好的低温抗裂性能，使用寿命长；本发明的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面可在常温下施工，具有施工灵活的优点，适用于冬季路面除冰融雪，能够提高路面行车安全性能。
附图说明
图1是本发明的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的结构示意图；
图2是本发明的石墨烯导电发热膜的示意图。
1-隔热粘结层；2-石墨烯导电发热膜；3-碎石保护层；4-碎石磨耗层；5-PET膜；6-石墨烯导电条；7-电极片；8-固定孔；9-供电控制系统。
具体实施方式
一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，如图1所示，包括从下往上依次排列的隔热粘接层1、石墨烯导电发热膜2、碎石保护层3和碎石磨耗层4，如图2所示，石墨烯导电发热膜2包括PET膜5、两个电极片7、多个固定在PET膜5上的石墨烯导电条6，两个电极片7平行的固定在PET膜5上，两个电极片7的长度方向在路面的宽度方向上，每个石墨烯导电条6的两端分别与两个电极片7连接，相邻石墨烯导电条6相间隔开，石墨烯导电发热膜2连接有供电控制系统9，每个石墨烯导电发热膜2的两个电极片7的同一侧分别通过导线连接供电控制系统9，PET膜5上不固定电极片7和石墨烯导电条6的位置上设置有多个固定孔8，隔热粘接层1透过固定孔8粘接到碎石保护层3上。
所述的两个电极片7的长度方向在PET膜5的长度方向上，所述的石墨烯导电发热膜2沿路面的长度方向排列有多个，每个石墨烯导电发热膜2通过控制开关K连接到供电控制系统9，每个石墨烯导电发热膜2上方的路面碎石磨耗层4中设置有温度传感器，所有温度传感器连接供电控制系统9。
所述的碎石保护层3采用玄武岩碎石，碎石磨耗层4采用黑刚玉碎石。
一种上述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的施工方法，包括如下步骤：
（一）隔热粘结层1的制备：
a. 按重量份计，将23.3-35.6份的粘结剂A和3.6-5.8份的岩棉或石棉粉混合并搅拌均匀，然后加入40.1-52.7份的粘结剂B 继续搅拌至均匀得到混合料A；
b. 清理基础路面，并对基础路面用机械钢刷进行打磨，将混合料A均匀涂刷在基础路面上，涂刷厚度为2mm；所述基础路面为现有的沥青路路面和柏油马路路面等；
（二）石墨烯导电发热膜2的制备：
a.在PET膜5的两侧沿PET膜5的长度方向分别安装电极片7，将电极片7通过控制开关K连接到供电控制系统9；
b.将多个石墨烯导电条6印刷在PET膜5上，每个石墨烯导电条6的两端分别与PET膜5上两侧的电极片7连接，在PET膜5上，没有印刷石墨烯导电条6的位置上开设固定孔8，沿路面的长度方向排列多个PET膜5，每个PET膜5上的电极片7均通过控制开关K与供电控制系统9连接；
（三）碎石保护层3的制备：
a. 按重量份计，将14.3-25.6份的粘结剂A和50.7-55.3份的玄武岩碎石混合并搅拌均匀，然后加入30.2-37.1份的粘结剂B继续搅拌至均匀，得到混合料B；
b. 将混合料B摊铺在石墨烯导电发热膜2上得到碎石保护层3，碎石保护层3的厚度为5mm；
（四）碎石磨耗层4的制备：
a. 将黑刚玉碎石均匀平铺在碎石保护层3上，碎石磨耗层4的厚度为3mm；
b. 养生48h后开放交通。
实施例中所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面在原有路面上方的总厚度为9mm，所述碎石保护层3选用的玄武岩碎石的粒径为3.46mm。
上述粘结剂A的组成为53-58份的环氧树脂，16-18份的固化剂，22-25份的改性剂，4-5份的水泥和按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的固化剂为N-羟乙基间苯二胺和N-羟丙基间苯二胺的混合物；所述的改性剂为异氰酸酯、聚酯树脂和聚酰胺树脂的混合物；所述的填料为石棉粉和膨胀珍珠岩的混合物。
上述粘结剂B的组成为38.5-42份的环氧树脂，16-18份的脂环族环氧树脂，16.5-19份的固化剂和26-29份的稀释剂按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的脂环族环氧树脂为脂环族环氧树脂为4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯和六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯的混合物；所述的固化剂为脂肪胺、芳香胺和聚酰胺的混合物；所述的稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物。
实施例1
按照上述方法制备石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其中粘结剂A的组成为：按重量份计，25.4份的对苯二胺四缩水甘油醚,30.2份的双酚A环氧树脂E-42，8.3份的N-羟乙基间苯二胺，8.4份的N-羟丙基间苯二胺，7.7份的异氰酸酯，7.7份的聚酯树脂，7.7份的聚酰胺树脂和4.6份的水泥；粘结剂B的组成为：按重量份计，17.4份的对苯二胺四缩水甘油醚，21.5份的双酚A环氧树脂E-42，8.3份的4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯，8.4份的六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯，5.6份的脂肪胺，5.9份的芳香胺，5.6份的聚酰胺，6.6份的乙二醇二缩水甘油醚，6.6份的1,6-己二醇二缩水甘油醚，6.6份的聚乙二醇二缩水甘油醚和6.6份的间苯二酚二缩水甘油醚；混合料A的组成为：粘结剂A为25.6份，岩棉为5.2份，粘结剂B为48.3份；混合料B的组成为：粘结剂A为21.5份，玄武岩碎石为52.6份，粘结剂B为36.7份；其中玄武岩碎石的粒径为3.5mm，黑刚玉碎石的粒径为2mm。
实施例2
按照上述方法制备石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其中粘结剂A的组成为：按重量份计，30.2份的对苯二胺四缩水甘油醚，27.4份的双酚A环氧树脂E-42，9.2份的N-羟乙基间苯二胺，8.6份的N-羟丙基间苯二胺，7.1份的异氰酸酯，7.4份的聚酯树脂，7.7份的聚酰胺树脂和4.6份的水泥；粘结剂B的组成为：按重量份计，20.8份的对苯二胺四缩水甘油醚，20.8份的双酚A环氧树脂E-42，8.9份的4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯，8.9份的六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯，6.2份的脂肪胺，6.2份的芳香胺，6.2份的聚酰胺，7.2份的乙二醇二缩水甘油醚，7.2份的1,6-己二醇二缩水甘油醚，7.2份的聚乙二醇二缩水甘油醚和7.2份的间苯二酚二缩水甘油醚；混合料A的组成为：粘结剂A为29.3份，岩棉为4.6份，粘结剂B为45.8份；混合料B的组成为：粘结剂A为24.8份，玄武岩碎石为54.2份，粘结剂B为34.3份；其中玄武岩碎石的粒径为3.5mm，黑刚玉碎石的粒径为2mm。
实施例3
按照上述方法制备石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其中粘结剂A的组成为：按重量份计，26.8份的对苯二胺四缩水甘油醚，26.8份的双酚A环氧树脂E-42，8.4份的N-羟乙基间苯二胺，8.8份的N-羟丙基间苯二胺，8.6份的异氰酸酯，8.1份的聚酯树脂，7.9份的聚酰胺树脂和5.4份的水泥；粘结剂B的组成为：按重量份计，21.9份的对苯二胺四缩水甘油醚，18.5份的双酚A环氧树脂E-42，8.6份的4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯，8.6份的六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯，6.5份的脂肪胺，5.7份的芳香胺，5.7份的聚酰胺，6.9份的乙二醇二缩水甘油醚，6.9份的1,6-己二醇二缩水甘油醚，6.9份的聚乙二醇二缩水甘油醚和6.9份的间苯二酚二缩水甘油醚；混合料A的组成为：粘结剂A为33.8份，石棉粉为5.4份，粘结剂B为43.6份；混合料B的组成为：粘结剂A为23.2份，玄武岩碎石为54.2份，粘结剂B为35.4份；其中玄武岩碎石的粒径为3.5mm，黑刚玉碎石的粒径为2mm。
石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的性能测定：
1、粘结性能的测定
按照GB/T6329的检测方法，测得实施例1-3中隔热粘结层1的粘结强度分别为4.15Mpa、4.23Mpa、4.56Mpa；按照GB/T7124的检测方法，测得实施例1-3中隔热粘结层1的剪切强度分别为5.26Mpa、5.34Mpa、5.52Mpa。
2、低温抗裂性能的测定
取实施例1-3的隔热粘结层1试样在-10℃放置4h，室温放置4h为一个循环，连续三个循环后，实施例1-3的隔热粘结层1试样表面均无裂纹。
3、隔热性能的测定
实施例1-3的隔热粘结层的隔热温差分别为7℃、6℃、9℃。

Claims (6)

1.一种石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其特征在于：包括从下往上依次排列的隔热粘接层、石墨烯导电发热膜、碎石保护层和碎石磨耗层，石墨烯导电发热膜包括PET膜、两个电极片和多个固定在ＰＥＴ膜上的石墨烯导电条，两个电极片平行的固定在ＰＥＴ膜上，两个电极片的长度方向在路面的宽度方向上，每个石墨烯导电条的两端分别与两个电极片连接，相邻石墨烯导电条相间隔开，每个石墨烯导电发热膜的两个电极片的同一侧分别通过导线连接供电控制系统，ＰＥＴ膜上不固定电极片和石墨烯导电条的位置上设置有多个固定孔，粘接层透过固定孔粘接到碎石保护层上。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其特征在于：所述的两个电极片的长度方向在ＰＥＴ膜的长度方向上，所述的石墨烯导电发热膜沿路面的长度方向排列有多个，每个石墨烯导电发热膜通过控制开关连接到供电控制系统，每个石墨烯导电发热膜上方的路面碎石磨耗层中设置有温度传感器，所有温度传感器连接供电控制系统。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面，其特征在于：所述的碎石保护层采用玄武岩碎石，碎石磨耗层采用黑刚玉碎石。
4.一种如权利要求1所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
（一）隔热粘结层的制备：
a. 按重量份计，将23.3-35.6份的粘结剂A和3.6-5.8份的岩棉或石棉粉混合并搅拌均匀，然后加入40.1-52.7份的粘结剂B 继续搅拌至均匀得到混合料A；
b. 清理基础路面，并对基础路面用机械钢刷进行打磨，将混合料均匀涂刷在基础路面上，涂刷厚度为1-2.5mm；
（二）石墨烯导电发热膜的制备：
a.在PET膜的两侧沿PET膜的长度方向分别安装电极片，将电极片连接到供电控制系统；
b. 将多个石墨烯导电条固定在PET膜上，每个石墨烯导电条的两端分别与PET膜上两侧的电极片连接，相邻石墨烯导电条相间隔，在PET膜上没有固定石墨烯导电条的位置上开设固定孔，沿路面的长度方向排列多个PET膜；
（三）碎石保护层的制备：
a. 按重量份计，将14.3-25.6份的粘结剂A和50.7-55.3份的玄武岩碎石混合并搅拌均匀，然后加入30.2-37.1份的环氧树脂B继续搅拌至均匀，得到混合料B；
b. 将混合料B摊铺在石墨烯导电发热膜上得到碎石保护层，碎石保护层的厚度为5mm；
（四）碎石磨耗层的制备：
a. 将黑刚玉碎石均匀平铺在碎石保护层上，碎石磨耗层的厚度为1-3mm；
b. 养生48h后开放交通。
5.根据权利要求4所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的施工方法，其特征在于:所述的粘结剂A的组成为53-58份的环氧树脂，16-18份的固化剂，22-25份的改性剂和4-5份的水泥按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的固化剂为N-羟乙基间苯二胺和N-羟丙基间苯二胺的混合物；所述的改性剂为异氰酸酯、聚酯树脂和聚酰胺树脂的混合物；所述的填料为石棉粉和膨胀珍珠岩的混合物。
6.根据权利要求4所述的石墨烯导电抗滑耐磨耗路面的施工方法，其特征在于:所述的粘结剂B的组成为38.5-42份的环氧树脂，16-18份的脂环族环氧树脂，16.5-19份的固化剂和26-29份的稀释剂按重量份配制而成；所述的环氧树脂为对苯二胺四缩水甘油醚和双酚A环氧树脂E-42的混合物；所述的脂环族环氧树脂为脂环族环氧树脂为4,5-环氧环己烷-1 ,2-二甲酸二缩水甘油酯和六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯的混合物；所述的固化剂为脂肪胺、芳香胺和聚酰胺的混合物；所述的稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚的混合物。
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