一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，包括透水砂基面层、透水混凝土基层、供电装置以及控制模块，供电装置与控制模块电连接，透水砂基面层为包括水泥、纳米炭黑颗粒、树脂以及矿物外掺料组成的复合胶凝材料层，透水砂基面层设置在透水混凝土基层上，透水砂基面层内嵌设有若干短切碳纤维和碳纤维导电网，若干短切碳纤维分布于透水砂基面层内，短切碳纤维和碳纤维导电网导通，控制模块与碳纤维导电网电连接，本发明专利技术具有融雪除冰功能，在具备透水性同时不易堵塞，本发明专利技术还提出一种制备人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的制备方法，通过本方法制备出的透水路面具有融雪除冰功能，具有透水性同时不易堵塞的优点。

A pervious pavement with snow melting and deicing composite structure for pedestrian roads and its preparation method

The invention discloses a pervious pavement with snow melting and deicing composite structure for pedestrian roads, which comprises a pervious sand base layer, a pervious concrete base layer, a power supply device and a control module, an electric connection between the power supply device and the control module, a composite cementitious material layer composed of cement, nano-carbon black particles, resin and mineral admixtures, and a pervious sand base surface layer arranged in a pervious sand base layer. On the concrete base, the permeable sand base layer is embedded with a number of short-cut carbon fibers and carbon fibers conductive network. A number of short-cut carbon fibers are distributed in the permeable sand base layer. The short-cut carbon fibers and carbon fibers conductive network are conductive. The control module is electrically connected with the carbon fibers conductive network. The preparation method of pervious pavement with snow-melting and deicing composite structure for road is introduced. The pervious pavement prepared by this method has the functions of snow-melting and deicing, and has the advantages of water permeability and not easy to block.

【技术实现步骤摘要】
一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面及其制备方法
本专利技术涉及排水领域，特别是涉及一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面及其制备方法。
技术介绍
大部分用于人行道路的传统路面材料，其透水能力较差或者根本不具备透水功能，自然降雨、洒水等因素均易导致路面出现大量积水，这给人们出行带来很大的不便，尤其是在气候寒冷的区域，人行道路面的积水还会结冰，给出行带来的不便更加明显，冰雪路面甚至会给人们出行带来严重的安全隐患；由于传统路面材料不具备透水功能，不仅会因地面积水带来出行不便，而且在高温季节，城市地面以下的水分难以蒸发出来，造成“热岛效应”；针对上述问题，出现了小部分路用透水材料例如以透水混凝土为主路面材料，其透水功能的实现是通过混凝土自身大量的宏观孔隙完成的，但这些孔隙极易被腐殖物、淤泥、灰砂等杂质堵住，一旦孔隙被堵则难以疏通，透水功能因此而衰减甚至完全失效。鉴于上述现象可知，能够获得一种不易堵塞的人行道用透水路面材料显得尤为重要；此外，小部分路用透水材料例如以透水混凝土虽然对缓解路面积水和城市热岛效应起到了积极地作用，但是在寒冷地区，地面上的水结冰以后，传统的路用透水材料就失去了应有的功能，路面材料内部孔隙中残留的大量水分的冰冻应力甚至会造成路面结构被破坏，而具有融雪除冰功能的透水路面砂基材料在国内外鲜见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有融雪除冰功能，具备透水性同时不易堵塞的人行道路的人行道路的融雪除冰复合结构透水路面及其制备方法。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：包括透水砂基面层、透水混凝土基层、供电装置以及控制模块，所述供电装置与所述控制模块电连接，所述透水砂基面层为包括水泥、树脂、纳米炭黑颗粒、以及矿物外掺料组成的复合胶凝材料层，所述透水砂基面层设置在所述透水混凝土基层上，所述透水砂基面层内嵌设有碳纤维导电网和若干短切碳纤维，若干所述短切碳纤维分布于所述透水砂基面层内，相邻的两个所述短切碳纤维之间的距离范围为0～3mm，所述短切碳纤维和所述碳纤维导电网导通，所述控制模块与所述碳纤维导电网电连接。还包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器均埋置于所述透水砂基面层内部且位于所述碳纤维导电网的上方，所述温度传感器和所述湿度传感器均外均覆设有碳纤维布，所述温度传感器和所述湿度传感器分别连接所述控制模块。所述碳纤维导电网的数量为两张，两张所述碳纤维导电网上下平行布置于所述透水砂基面层内，两张所述碳纤维导电网的每张所述碳纤维导电网的上均方对应设置两个所述温度传感器和两个所述所述湿度传感器。所述供电装置包括太阳能供电装置、风能供电装置和市电供电装置，所述供电装置的输出电压为36V。所述透水砂基面层的数量为多块。所述碳纤维导电网还电连接有导电铜网，所述导电铜网电连接有电极，所述电极的部分露出于所述透水砂基面层并与所述控制模块电连接。每块所述透水砂基面层内均设置有两张碳纤维导电网，每张碳纤维导电网均电连接两张导电铜网。一种制备上述的人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的制备方法，包括以下步骤：步骤1、准备好模具、石英粉、细砂、纳米炭黑颗粒、碎石、硅酸盐水泥、水、环氧树脂、固化剂、短切碳纤维、散剂溶液、供电装置、控制模块、铜电极、温度传感器以及湿度传感器，其中环氧树脂、硅酸盐水泥、细砂、纳米炭黑颗粒、石英粉和分散剂溶液的质量比为1:0.33:40:1.4:2.32:1.34，碎石、硅酸盐水泥和水的质量比为3:0.8:0.3；步骤2、先将所述石英粉和所述细砂均匀混合获得细砂混合料，将环氧树脂与固化剂均匀混合获得树脂混合料，将细砂混合料与混合树脂混合料进行混合并搅拌均匀，再加入纳米炭黑颗粒继续搅拌，将纳米炭黑颗粒与上述细砂混合料以及混合树脂混合料混合至均匀，获得凝胶砂料复合物，将若干短切碳纤维加入散剂溶液中并搅拌均匀获得短切碳纤维溶液；步骤3、将步骤2所获得的凝胶砂料复合物与步骤2所获得的短切碳纤维溶液进行充分混合制成透水砂浆混合料；步骤4、将碎石、硅酸盐水泥和水制备成新拌混凝土；步骤5、将步骤3获得的新拌混凝土装入所述模具中，震动模具,获得透水混凝土基层；步骤6、在所述模具内位于上述透水混凝土基层固的上方位置固定碳纤维导电网、导电铜网和电极，连接碳纤维导电网和导电铜网，连接导电铜网和电极，调节碳纤维导电网、导电铜网和电极在模具内的位置；步骤7、向步骤5调节完碳纤维导电网、导电铜网和电极后的模具内注入步骤二所获得的透水砂浆混合料，对透水砂浆混合料进行振压，获得透水路面单元；步骤8、根据选择若干透水路面单元，将控制模块与供电装置进行连接，将控制模块分别与若干透水路面单元上的铜电极、温度传感器以及湿度传感器电连接，获得一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面。本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面具有如下优点：透水砂基面层设置在透水混凝土基层上，透水砂基面层内嵌设有碳纤维导电网和若干短切碳纤维，若干短切碳纤维密集分布于透水砂基面层内，透水砂基面层为水泥、树脂以及矿物外掺料组成的复合胶凝材料层，透水砂基面层具有的透水性能在分子层面实现，即一般液体可以透过，固体物质不能透过，因此，透水砂基面层具有不易堵塞的特征，即使路面被泥土、沙土或灰尘覆盖，只需用水冲洗即可除去透水砂基面层表面覆盖的垃圾，具有易清洗的特征，短切碳纤维和碳纤维导电网在导电后可以发热，融化位于透水砂基面层上的冰雪；本专利技术所选用的供电装置包括太阳能供电装置、风能供电装置和市电供电装置，太阳能供电装置、风能供电装置和市电供电装置分别与控制模块，供电装置的输出电压为36V安全电压，且正常气候条件下可完全由太阳能、风能设备单一工作或共同工作转化成电能作为系统工作电源，即使出极端情况导致太阳能和风能无法正常供电，控制模块会自动切换成市电供电装置供电模式，由此最大限度保障系统正常运行，并节约能源。本专利技术提出的一种制备人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的制备方法，通过本方法制备出的一种制备人行道路的融雪除冰复合结构透水路面具有融雪除冰功能，具有透水性同时不易堵塞的优点。附图说明图1为本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的连接结构示意图；图2为本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面中的透水混凝土基层以及省略碳纤维导电网、短切碳纤维、铜制导电网和铜制电极后的透水砂基面层结构示意图；图3为本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的透水砂基面层的一个视角的纵向剖面结构示意图；图4为本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的透水砂基面层的另一个视角的纵向剖面结构示意图；图5为本专利技术一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面的碳纤维导电网、铜制导电网、铜制电极、温度传感器和湿度传感器的俯视结构示意图；图中：11.透水砂基面层、12.透水混凝土基层、211.碳纤维导电网、212.短切碳纤维、215.铜制导电网、216.铜制电极、22.导线、23.温度传感器、24.湿度传感器、25.供电装置、26.电源控制模块、27.传感器分析模块、28.传感器控制模块。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。本实施例提供的一种人行道路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：包括透水砂基面层、透水混凝土基层、供电装置以及控制模块，所述供电装置与所述控制模块电连接，所述透水砂基面层为包括水泥、树脂、纳米炭黑颗粒、以及矿物外掺料组成的复合胶凝材料层，所述透水砂基面层设置在所述透水混凝土基层上，所述透水砂基面层内嵌设有碳纤维导电网和若干短切碳纤维，若干所述短切碳纤维分布于所述透水砂基面层内，相邻的两个所述短切碳纤维之间的距离范围为0～3mm，所述短切碳纤维和所述碳纤维导电网导通，所述控制模块与所述碳纤维导电网电连接。

【技术特征摘要】
1.一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：包括透水砂基面层、透水混凝土基层、供电装置以及控制模块，所述供电装置与所述控制模块电连接，所述透水砂基面层为包括水泥、树脂、纳米炭黑颗粒、以及矿物外掺料组成的复合胶凝材料层，所述透水砂基面层设置在所述透水混凝土基层上，所述透水砂基面层内嵌设有碳纤维导电网和若干短切碳纤维，若干所述短切碳纤维分布于所述透水砂基面层内，相邻的两个所述短切碳纤维之间的距离范围为0～3mm，所述短切碳纤维和所述碳纤维导电网导通，所述控制模块与所述碳纤维导电网电连接。2.如权利要求1所述的一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：还包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器均埋置于所述透水砂基面层内部且位于所述碳纤维导电网的上方，所述温度传感器和所述湿度传感器均外均覆设有碳纤维布，所述温度传感器和所述湿度传感器分别连接所述控制模块。3.如权利要求2所述的一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：所述碳纤维导电网的数量为两张，两张所述碳纤维导电网上下平行布置于所述透水砂基面层内，两张所述碳纤维导电网的每张所述碳纤维导电网的上均方对应设置两个所述温度传感器和两个所述所述湿度传感器。4.如权利要求1所述的一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：所述供电装置包括太阳能供电装置、风能供电装置和市电供电装置，所述供电装置的输出电压为36V。5.如权利要求1所述的一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：所述透水砂基面层的数量为多块。6.如权利要求1-5任一项所述的一种人行道路的融雪除冰复合结构透水路面，其特征在于：所述碳纤维导电网还电连接有导电铜网，所述导电铜网电连接有电极，所述电极的部分露出于所述透水砂基面层并与所述控制模块电连接。7.如权利要求6所述的一种人行道路的融雪除冰复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35