[发明专利]用于道路微波除冰的碳纤维增强混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉建材领域和碳纤维应用领域，具体是一种用于道路微波除冰的碳纤维增强混凝土及其制备方法。

背景技术

我国地域辽阔，寒冷地区分布范围广，冬期持续时间长，气温常年处于负温，致使路面结冰，大大降低了路面的摩擦系数，车辆行驶，制动困难，极易发生交通事故。据统计，冬季道路冰雪引起的交通安全事故占事故总量的35％，同时，结冰道路上车辆行驶的速度下降2/3，严重降低了工作效率。2008年，我国南方多省遭遇罕见持续低温雨雪天气，直接经济损失达537.9亿。因此，如何快速有效地清除道面积冰引起了人们的广泛关注。

传统的除冰方法主要有清除法、融化法和抑制法。清除法分为人工清除法和机械清除法，人工清除法比较灵活但是劳动强度大，作业时间长，需要耗费较多的人力物力，而且对交通通行影响较大；机械清除法燃油消耗较大，冰层除净率较低，设备维护费用较高。融化法分为化学融化法和物理融化法，化学融化法中的融雪剂污染环境，腐蚀钢筋，对道面耐久性能够产生不可逆转破坏；物理融化法主要有撒布砂石料和热力融化法，撒布砂石料除冰方法效率较低；热力融化法是指利用太阳能、红外线、电能、地热能等热能清除道路积冰的方法，热力融化法清除道路薄冰效果好，但是清除道路厚冰效果不理想，并且能耗较大。抑制法是指在道面铺装材料掺入弹性颗粒，在行车荷载作用下路面产生自应力达到除冰目的，但是当冰层达到一定厚度后，除冰效果不显著，同时，弹性颗粒道面的耐久性也有待提升，在一些对道面性能要求较高的道路工程中，如机场跑道，高等级高速公路等，其应用受到限制。

针对传统除冰方法的不足，目前已经提出了道路微波除冰技术。微波除冰技术是利用微波加热路面，使冰层与路面脱离，然后通过机械装置破碎并清除冰层，从而实现路面除冰的目的。冰层基本不吸收微波，微波能够透过冰层加热道面，道面材料吸收微波后温度逐渐升高，然后再将热量传递给冰层。贴近道面的冰层首先融化形成水膜，降低了冰层与道面之间的粘结应力，再利用机械装置就可以将脱离的冰层轻易地清除，实现道面除冰。道路微波除冰自提出以来，由于除冰效率较低，一直未得到实际的推广应用。从道路微波除冰的过程可以看出，研究开发一种具有高效吸波升温性能的路面材料是提高微波除冰效率的关键所在。

在公开号为CN106082876A的发明创造中公开了一种适于微波除冰的混凝土及铜矿渣在混凝土方面的应用，其质量组分为水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂312-500kg、铜矿渣125-313kg。将铜矿渣应用于混凝土，提供微波对混凝土路面的除冰效果。该材料的微波除冰效率得到提升，除冰效果比较好，提高了工业冶金铜矿渣肥料的利用价值，但是铜矿渣的掺入能够降低拌合物的和易性，并且在一定程度上能够降低材料的抗折强度。

在公开号为CN106223254A的发明创造中公开了基于电磁超材料的路面除冰方法，包括以下步骤，设计周期性材料；将周期性材料放置在路面冰层上；再在周期性材料的上方放置微波加热装置，调节驻波比至2以下，对路面冰层进行除冰。该方法加强了路面附近分布的场强强度，大大增加热损耗能量，提高了微波热转化效率，但是该方法对路面的平整度要求比较高，周期性材料直接接触路面冰层上，难以实现道路的连续除冰。

发明内容

为克服现有技术中存在的微波除冰效率低的不足，本发明提出了一种用于道路微波除冰的碳纤维增强混凝土及其制备方法。

本发明中，每1m³所述适用于道路微波除冰的碳纤维增强混凝土中包含330.0～355.0kg水泥、135.30～145.55kg水、1437.85kg石料、548.78～562.55kg砂、3.33～3.55kg减水剂和2.67～4.45kg碳纤维组成。所述石料包括大石、中石和小石，并且大石与中石的重量相同，小石为所述大石或中石重量的50％。

所述石料中，大石为561.07～575.14kg，中石为561.07～575.14kg，小石为280.53～287.57kg。

所述砂的细度模数为2.8，堆积密度为1.45g/cm³，表观密度为2.58g/cm³；所述碎石为石灰岩，堆积密度为1.68g/cm³，表观密度为2.71g/cm³。

所述大石粒径为20～40mm，中石粒径为10～20mm，小石粒径为5～10mm。