[发明专利]基于石墨烯多相复合材料的自融雪路面

说明书

基于石墨烯多相复合材料的自融雪路面，本发明涉及一种基于石墨烯导电沥青层的自融雪路面，它为了解决现有导电沥青导电发热性能不佳的问题。本发明基于石墨烯多相复合材料的自融雪路面由多个模块化自融雪路面单元拼接而成，所述的模块化自融雪路面单元是在基板上依次铺设下沥青层、石墨烯导电沥青层、绝缘沥青层和面层，在石墨烯导电沥青层内间隔排布有多个电极，其中石墨烯导电沥青层按重量份由沥青、集料、矿粉和高导电材料组成，所述的高导电材料由聚吡咯/石墨烯复合材料和导电形状记忆复合材料组成。本发明通过在沥青混合料中加入聚吡咯石墨烯复合材料，使石墨烯导电沥青层高导电，自融雪路面的整体导电发热性能良好。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯导电沥青层的自融雪路面。

背景技术

目前我国北方大部分地区都普遍面临着寒冷时节沥青混凝土道路积雪、结冰后的交通安全问题，目前应对此问题的主要方法是机械除雪、撒盐破冰，国内大多数采用“撒盐法”对冰雪进行清除，但氯化纳、氯化钙等融雪剂在除冰雪的过程中，一方面破坏着路面结构，另一方面对于环境也有着严重的污染，同时此种除冰雪的效率也比较低。

导电沥青是一种智能化的道路建筑材料，利用导电沥青的电热效应对自身加热，可广泛应用于沥青道路应急除冰和冬季保障通行等方面。导电沥青接通电源后，通过电热效应能够使覆盖积雪的沥青路面温度升高，及时融化冰雪，有效消除冰雪危害，从而保障道路畅通和行车安全。导电性能决定了导电沥青工作状态下的电能利用效率，是导电沥青性能的关键指标，但是由于沥青本身是绝缘体，所以制备导电沥青的原理是在沥青中添加导电相材料，通过导电相使得沥青能够导电。现有技术下的导电沥青的导电性能往往不是十分理想，制约了导电沥青路面的研究发展。

而且，导电沥青路面的施工期受天气温度影响严重，施工程序自动化低，并且基层施工养护时间长，造成施工周期较长。其次，现浇注沥青路面施工技术由于材料运输距离远、施工环境差异化严重，导致施工工艺难以保证，进而使得沥青路面质量均匀性差。装配式沥青路面是针对传统现场浇注沥青路面存在的问题而提出的新型路面结构形式，通过在预制场加工分块路面板，再运输至现场进行组装的方式，实现了沥青路面程序化施工，但是这种方法中会预留出拼接接缝，在受荷载作用下，相邻两块板在接缝处的变形不一致，在接缝处的沥青面层会受到较大的剪应力，从而发生破坏，体现在宏观上就是因为基层存在裂缝导致裂缝向上发展，即产生反射裂缝。

此外，沥青混合料在重复行车荷载和环境温度变化综合作用下导致的开裂，对电阻率产生显著影响，自身蓄热较大，影响除雪除冰效果，且目前沥青基嵌缝料无法满足伸缩缝由于受到路面环境变化影响导致的损坏，不能适应路面接缝、裂缝宽度变化和不能实现装配式导电沥青路面的导电网络形成，从而使导电不连续，降低了电导率，浪费能源和影响融冰融雪效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有导电沥青导电发热性能不佳的问题，而提供了一种基于石墨烯多相复合材料的自融雪路面。

本发明基于石墨烯多相复合材料的自融雪路面由多个模块化自融雪路面单元拼接而成，所述的模块化自融雪路面单元包括基板、下沥青层、电极、石墨烯导电沥青层、绝缘沥青层和面层，所述基板的材质为贫混凝土，在基板的上表面设置有围沿，下沥青层铺设在围沿内并通过乳化沥青粘接剂粘接，石墨烯导电沥青层铺设在下沥青层表面并通过乳化沥青粘接剂粘接，在石墨烯导电沥青层内间隔排布有多个电极，电极沿着石墨烯导电沥青层的厚度方向设置，在石墨烯导电沥青层的上表面粘接有绝缘沥青层，面层铺设在绝缘沥青层上；

相邻两个模块化自融雪路面单元中的石墨烯导电沥青层的连接处存在接缝，在接缝内浇筑有导电相变接头，导电相变接头为导电形状记忆复合材料；

其中石墨烯导电沥青层按重量份由10～16份沥青、70～120份集料、12～18份矿粉和高导电材料组成；