[发明专利]一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构

说明书

一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构，属于路面融雪化冰的技术领域，具体涉及一种自融雪路面的铺装结构。本发明的目的是要解决现有导电沥青的导电性、抗裂性和耐久性差及石墨烯加热膜的应用环境苛刻，使用寿命短，使其对现有路面进行改良，以使现有路面达到融雪化冰的成本高，效果差的问题。基于石墨烯的自融雪路面铺装结构包括自下而上依次铺设在路面的隔热层、石墨烯基导电沥青层、导电形状记忆复合材料层、绝缘沥青层和面层；所述的墨烯基导电沥青层内间隔排布有多个电极。本发明一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构可以对现有路面进行改良。本发明可获得一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构。

技术领域

本发明属于路面融雪化冰的技术领域，具体涉及一种自融雪路面的铺装结构。

背景技术

我国四季气候变化明显，尤其是深秋、冬季及初春季节受冷空气影响，气温变化明显，带来大量降雨、降雪，使得路面易于积雪、积冰，进而对道路交通造成较大影响，路面积冰积雪对行驶车辆的驱动性及安全性极为不利。如何高效的除去路面冰雪对保障冬季道路交通安全与通行能力具有重要意义。

目前的除雪方式主要是人工除雪、机械除雪、融雪剂除雪，但这些除雪方法均具有事后性，不能保证积雪的及时清除。机械除雪和人工除雪具有成本高、效率低和封闭交通时间长等缺点，而撒融雪盐会一方面，也会对绿化植被、土壤及水体造成长期侵害和污染，因此，电热除雪方式被认为是众多道路除雪技术中综合表现良好的主动除雪方式，因此，目前逐渐采用导电沥青铺装路面或者采用石墨烯加热膜铺装路面。

导电沥青是一种智能的道路建筑材料，利用导电沥青的电热效应对自身加热，可广泛用于沥青道路应急除冰和冬季保证通行等方法。导电沥青接通电源后，通过加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。但是沥青本身是绝缘体，所以制备的导电沥青中添加导电相材料，通过导电相使得沥青能够导电，但现有导电沥青的导电性能往往不是十分理想，且现有导电沥青的经过热胀冷缩后容易嵌缝开裂，渗水，因此，抗裂性和耐久性差。

中国专利CN107100054A公开了一种使用石墨烯加热膜的T形梁桥桥面铺装施工方法，具体公开了采用5mm石墨烯加热膜进行加热，缩短冬天桥面结冰期加快冰雪融化，但是石墨烯加热膜适应的环境只能是平面，该专利中也记载了，安放铺设5mm石墨烯加热膜时，要清除桥面基层上的杂物，使尘土、颗粒物或突起物直径不超过0.5mm，保证桥面基层的干燥、干净，避免影响石墨烯加热膜的加热效率。石墨烯加热膜的适应的平面的苛刻环境限制了它的应用，且石墨烯加热膜怕折，200次内会断裂，使用寿命不会超过3年，使用寿命短，当受到路面环境的变化将会缩短石墨烯加热膜的使用寿命。

因此，对于新建沥青路面，旧沥青路面，旧水泥混凝土路面均无法使用现有导电沥青或石墨烯加热膜进行铺装，以达到融雪化冰的目的。

发明内容

本发明的目的是要解决现有导电沥青的导电性、抗裂性和耐久性差及石墨烯加热膜的应用环境苛刻，使用寿命短，使其对现有路面进行改良，以使现有路面达到融雪化冰的成本高，效果差的问题，而提供一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构。

基于石墨烯的自融雪路面铺装结构包括自下而上依次铺设在路面的隔热层、石墨烯基导电沥青层、导电形状记忆复合材料层、绝缘沥青层和面层；所述的石墨烯基导电沥青层内间隔排布有多个电极；所述的隔热层、石墨烯基导电沥青层、导电形状记忆复合材料层和绝缘沥青层相邻的两层界面之间分别通过乳化沥青粘接剂粘结，面层铺设在绝缘沥青层上；

所述的石墨烯基导电沥青层按重量份数由10份～15份沥青、80份～120份集料、12～18份矿粉、导电形状记忆复合材料、氧化石墨烯、改性碳纤维组成；其中，导电形状记忆复合材料占沥青重量的5％～10％，氧化石墨烯占沥青重量的2％～5％，改性碳纤维占沥青重量的8％～20％；

所述的改性碳纤维的制备方法如下：

①、将单宁酸置于pH为8.0的Tris-HCl缓冲溶液中搅拌，得到浓度为0.5g/L～1.5g/L的单宁酸缓冲溶液；