[发明专利]一种嵌固式自感知土工格栅结构及方法

权利要求书

1.一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述第一肋材料包括短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑、石墨、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯和聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述短切碳纤维为长1mm、直径7um的丝状体，碳纤维粉为长度30-50um，直径7um的长方体。

4.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，多排所述第二肋中的导线相异高度设置，所述热塑性聚合物片条内刻有用于设置导线的开口槽；

或者，第一肋纵向设置，第二肋横向设置，交错处第二肋设于第一肋表面。

5.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述锁扣的材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶；

或者，所述锁扣与所述第二肋或者第一肋连接侧均与拉筋带的一端连接，拉筋带的另一端设置拉筋箍，拉筋箍围绕第一肋或第二肋设置。

6.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述第一肋中各材料的质量分数占比如下：聚乙烯为45％～54％，聚丙烯为15％～18％；短切碳纤维为2％～4％，碳纤维粉4％～8％，超导电炭黑为4％～6％；石墨为2％～5％，硅烷偶联剂为5％～10％，钛酸酯偶联剂为5％～10％；三元聚乙丙橡胶为6％～12％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述一种嵌固式自感知土工格栅结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对第一肋和第二肋进行分别制备；

2)对第一肋与第二肋进行拼接连接。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一肋的制备过程如下：

1-1)将短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑和石墨作为导电填料，并按设定质量分数混合均匀后，将混合物置于浓硫酸/浓硝酸的混合酸中，并加入工业酒精，在设定温度下处理设定时间；

1-2)用设定体积的清水稀释步骤1)获得的混合液，并用微滤膜真空抽滤，反复多次稀释抽滤至滤液成中性，于设定温度下烘干备用；

1-3)将酸化处理后的导电填料与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯置于高速混合机中混合均匀；

1-4)将均匀的混合物置于双螺杆挤出机中进行多次挤出造粒；

1-5)将粒料投入注塑机进行熔融，注塑成所需尺寸的导电聚合物片条；

1-6)按所需土工格栅的尺寸，每间隔相等的位置处涂抹一层导电银胶，并贴附铜箔式导电胶带。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二肋的制备过程如下：

2-1)将炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶按照设定质量分数经熔融共混注塑成所需尺寸的片条；

2-2)在齿条表面定位标记出内置导线路径；

2-3)用刻槽机按标记的导线路径刻槽，要求槽深为导线直径的2-4倍，且槽深度小于等于第二肋厚度的1/3；

2-4)将导线与铜质电路测点焊牢后嵌入槽内，并滴入胶水固定；

2-5)用热塑机将槽充填密封，其中铜质电路测点外露；

2-6)在铜质电路测点周围均匀涂抹导电银胶，并及时贴上铜箔式导电胶带。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的具体步骤如下：

3-1)将炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶加入热塑机熔融备用；

3-2)在第一肋与第二肋涂设一层导电银胶，并在二者交错处设置导电铜箔，将第一肋、第二肋的导电铜箔拼接对齐以连通电路，并用胶水进行前期固结处理；

3-3)采对第一肋、第二肋的拼接处做密封防水处理；

3-4)利用热塑机对第一肋、第二肋拼接处进行后期固结处理，形成热塑锁扣，完成拼接。