一种可盘卷柔性应急路面及其制备方法与流程

本发明涉及临时应急道路设计技术领域，特别涉及一种应用于公共安全、资源开采、建筑、事故应急抢修等进行临时道路建设的可盘卷柔性应急路面及其制备方法。

背景技术：

在我国目前的公路建设中，对特殊地带，如沙滩、农田、湿地、松软和泥泞等低承载力地域的临时应急道路建设发展相对较慢。为了实现在这种道路下通行，通常采用的技术方案有：1)土木加固道路；2)拆装式路面连接；3)机械化铺设。其中，土木加固道路是常用的方法，需要大量的土木材料，施工速度慢，耗时耗工大；拆装式路面连接需要预先制备拼接路板，使用时现场拼接，拼接路板重量大，铺设及撤收不方便，连接速度慢，受制备材料和运输能力的影响，拼接长度有限；机械化铺设是由网格织物及加强支撑杆组成的临时应急道路。根据承载重量的不同，机械化铺设的临时应急道路可分为轻型、中型和重型。其中，轻型临时应急道路由高强聚乙烯或芳纶纤维织成网格织物，中间插入塑料或钢制加强杆构成；中型临时应急道路由聚丙烯注塑成板，板之间用扣环连接构成；重型临时应急道路需先做成钢板、铝板或聚乙烯注塑板，板之间用扣环连接构成。上述三种临时应急道路，对路基条件有着严格的要求，并且加工制造水平高、施工操作难度大，使得临时应急道路的使用受到限制，增加了临时应急道路建设的制造成本，使用不方便，从而严重地制约了临时应急道路的应用发展。

技术实现要素：

为了解决现有临时应急道路的使用不方便、适用条件要求严格及制造成本高等问题，本发明提供了一种可盘卷柔性应急路面，包括第一聚氨酯胶布、第二聚氨酯胶布、加强层胶布、加强支撑杆和聚脲涂层；所述加强支撑杆沿着所述第一聚氨酯胶布长度方向等间隔地横向设置于所述第一聚氨酯胶布上；所述第二聚氨酯胶布覆盖至所述加强支撑杆上，使所述加强支撑杆被紧密地包裹在由所述第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布压合形成的封闭空间内；所述加强层胶布沿着所述第二聚氨酯胶布长度方向设置于所述第二聚氨酯胶布的两侧；所述聚脲涂层设置于所述加强层胶布和所述第二聚氨酯胶布的表面。

所述第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布的结构均包括织物增强层、打底层、聚氨酯上胶层和聚氨酯下胶层；所述打底层分别设置于所述织物增强层的上表面和下表面；所述聚氨酯上胶层设置于所述织物增强层上表面的打底层上，所述聚氨酯下胶层设置于所述织物增强层下表面的打底层上。

所述加强支撑杆的截面结构为具有两个空腔的椭圆形结构、截面高度为20cm～30cm。

本发明还提供了上述可盘卷柔性应急路面的制备方法，包括：制备加强层胶布、第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布；将加强支撑杆沿着所述第一聚氨酯胶布长度方向等间隔地横向设置于所述第一聚氨酯胶布上；将所述第二聚氨酯胶布覆盖至所述加强支撑杆上，并通过热风热合焊接技术，使所述加强支撑杆被紧密地包裹在由所述第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布压合形成的封闭空间内；将所述加强层胶布沿着所述第二聚氨酯胶布长度方向设置于所述第二聚氨酯胶布的两侧，并通过高频热合焊接技术使所述加强层胶布与第二聚氨酯胶布紧密压合；将聚脲涂料喷涂在所述加强层胶布和所述第二聚氨酯胶布的表面，形成聚脲涂层，并通过化学交联及固化粘合技术使所述聚脲涂层与所述加强层胶布及所述第二聚氨酯胶布粘合牢固。

所述加强层胶布的制备方法包括：将高强度聚酯纤维加入到圆织机中，编织出具有斜纹组织结构的环坯增强层；将耐磨型聚氨酯经挤出机挤出与所述环坯增强层共同进入成型模具；所述环坯增强层受到所述成型模具中熔融聚氨酯挤出压力，部分熔融聚氨酯从所述环坯增强层的纱线间隙压入其内侧并经涂覆形成内胶层，剩余熔融聚氨酯经涂覆形成外胶层，形成圆筒状且具有增强层骨架结构的内、外胶层涂覆织物，后经裁剪得到片状加强层胶布。

所述圆织机的经纱规格为3000D×5、纬纱规格为6000D×3、纬纱密度为32.4/10cm；所述环坯增强层的褶宽为424-428mm；所述成型模具的温度为190-200℃，所述挤出机的挤出速率为16.5-18.5转/分钟、牵引速率为500转/分钟；所述加强层胶布的拉断强度≥10000N/25mm、抗刺穿强力≥5000N、抗撕裂强度≥1000N。

所述第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布的制备方法包括：将高强度聚酯纤维加入到剑杆织机中，编织出具有方平组织结构的织物增强层；利用预处理剂对所述织物增强层进行处理，将所述织物增强层经过含有所述预处理剂的轧槽，使所述预处理剂渗透至所述织物增强层中，在所述织物增强层上表面和下表面形成打底层；将聚氨酯分别加入第一挤出机和第二挤出机，并将具有打底层的织物增强层送入挤出模具中；所述第一挤出机和第二挤出机分别将所述聚氨酯挤入所述挤出模具中，所述聚氨酯与所述织物增强层和打底层发生化学交联结合，并在挤出压力的作用下，所述聚氨酯在所述打底层的上表面和下表面涂覆形成聚氨酯上、下胶层。

所述预处理剂是由乙酸乙酯和水性聚氨酯粘合剂组成的混合物；所述剑杆织机的经纱规格为2000D、纬纱规格为3000D、纬纱密度为17.0/10cm、下机幅宽173mm-177mm；所述挤出模具的温度为195-205℃、所述第一挤出机和第二挤出机的挤出速率为9-10转/分钟、牵引速率为400转/分钟。

所述高强度聚酯纤维为涤纶丝。

所述加强支撑杆的材料为碳纤维复合材料、长度≤4m、质量≤1.75kg/m；所述热风热合焊接条件为：热合电流1.2～2.0A、冷却时间≥5s、热合宽度28-32mm；所述高频热合焊接条件为：热合电流2.0～2.5A、冷却时间≥10s、热合宽度28-32mm。

本发明提供的可盘卷柔性应急路面，通过第一聚氨酯胶布、第二聚氨酯胶布、加强层胶布、加强支撑杆和聚脲涂层组成，具有结构简单、密封性好、耐油、耐水、耐老化、环境适应性强等优点，可在沙滩、农田、湿地、松软和泥泞等低承载力地域连续使用，并且通过人工或机械实现铺设和收卷，从而满足了在特殊地域的紧急情况下，对临时应急道路的修建需求。本发明提供的可盘卷柔性应急路面的制备方法，通过热风热合和高频热合焊接技术相结合，使应急路面胶布上全部接缝的粘合强度均匀一致，并采用聚脲涂层喷涂技术，在应急路面表层形成完整的保护层，提高了应急路面的整体强度、抗划伤性及耐磨性，具有生产工艺简单、制造成本低等优点。

附图说明

图1是本发明实施例可盘卷柔性应急路面的侧面结构示意图；

图2是本发明实施例可盘卷柔性应急路面的铺设示意图；

图3是本发明实施例聚氨酯胶布的结构示意图；

图4是本发明实施例具有方平组织结构的织物增强层的平面示意图；

图5是本发明实施例加强支撑杆的截面结构示意图；

图6是本发明实施例可盘卷柔性应急路面胶布热合焊接原理示意图；

图7是本发明实施例可盘卷柔性应急路面的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

参见图1和图2，本发明实施例提供的可盘卷柔性应急路面，包括第一聚氨酯胶布101、第二聚氨酯胶布102、加强层胶布103、加强支撑杆104和聚脲涂层105。其中，加强支撑杆104沿着第一聚氨酯胶布101长度方向等间隔地横向设置于第一聚氨酯胶布101上；第二聚氨酯胶布102覆盖至加强支撑杆104上，使加强支撑杆104被紧密地包裹在由第一聚氨酯胶布101和第二聚氨酯胶布102压合形成的封闭空间内；加强层胶布103沿着第二聚氨酯胶布102长度方向设置于第二聚氨酯胶布102的两侧；聚脲涂层105设置于加强层胶布103和第二聚氨酯胶布102的表面。

参见图3，第一聚氨酯胶布101和第二聚氨酯胶布102具有相同的结构，具体包括织物增强层11、打底层12、聚氨酯上胶层13和聚氨酯下胶层14。其中，打底层12分别设置于织物增强层11的上表面和下表面；聚氨酯上胶层13设置于织物增强层11上表面的打底层上，聚氨酯下胶层14设置于织物增强层11下表面的打底层上。织物增强层11采用高强度聚酯纤维(涤纶丝)织造而成，为方平组织结构(如图4所示)，具有耐日光老化、拉伸强度高、吸潮率小、尺寸稳定性及耐热性好等优点。

如图5所示，加强支撑杆104的截面结构为具有两个空腔的椭圆形结构、截面高度为20cm～30cm。加强支撑杆104采用碳纤维复合材料制备而成，具有挠曲强度及抗弯强度高、使用寿命长等优点。

参见图6和图7，本发明实施例还提供了上述可盘卷柔性应急路面的制备方法，包括如下步骤：

步骤201：采用高强度聚酯纤维及耐磨型聚氨酯制备加强层胶布。

将高强度聚酯纤维加入到圆织机中，圆织机的经纱规格为3000D×5、纬纱规格为6000D×3、纬纱密度为32.4/10cm，编织出具有斜纹组织结构的环坯增强层，其褶宽为424-428mm；将耐磨型聚氨酯经挤出机挤出与环坯增强层共同进入成型模具，成型模具温度为190-200℃、挤出机的挤出速率为16.5-18.5转/分钟、牵引速率为500转/分钟；在成型模具中环坯增强层受到模具中较高的熔融聚氨酯挤出压力，部分熔融聚氨酯从环坯增强层的纱线间隙压入其内侧并经涂覆形成内胶层，剩余熔融聚氨酯经涂覆形成外胶层，形成圆筒状且具有增强层骨架结构的内、外胶层涂覆织物，后经裁剪得到片状加强层胶布。该生产工艺可有效提高加强层胶布的物理强度，主要表现在：拉断强度(经、纬向)≥10000N/25mm、抗刺穿强力≥5000N、抗撕裂强度(经、纬向)≥1000N。

步骤202：采用高强度聚酯纤维及耐磨型聚氨酯制备第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布。

1)将高强度聚酯纤维(涤纶丝)加入到剑杆织机中，剑杆织机的经纱规格为2000D、纬纱规格为3000D、纬纱密度为17.0/10cm、下机幅宽173mm-177mm，编织出具有方平组织结构的织物增强层；方平组织结构纱线较疏松，在聚氨酯渗入织物增强层时可形成大胶丁，从而有效提高胶布剥离强度，同时还具有良好的平整性和耐刺穿性。

2)利用乙酸乙酯和水性聚氨酯粘合剂组成的混合物作为预处理剂对织物增强层进行预处理，使预处理剂充分渗透到织物增强层的纤维组织和纱线中，再将织物增强层经过含有预处理剂的轧槽，进行预处理剂吸附，轧去多余液量、烘干，使预处理剂在织物增强层上表面和下表面形成一层均匀的打底层。这样可使织物增强层具有较高的渗透性能，从而提高织物增强层与聚氨酯的相溶性，增加聚氨酯与纤维的接触面。

3)将耐磨型聚氨酯分别加入第一挤出机和第二挤出机，并将具有打底层的织物增强层送入挤出模具中，挤出模具温度为195-205℃、第一挤出机和第二挤出机的挤出速率为9-10转/分钟、牵引速率为400转/分钟；第一挤出机和第二挤出机分别将聚氨酯挤入挤出模具中，聚氨酯与织物增强层和打底层发生化学交联结合，并在挤出压力的作用下，聚氨酯在打底层的上表面和下表面涂覆形成聚氨酯上、下胶层。这样可有效提高聚氨酯胶层与织物增强层的结合强力，使层间粘合强度≥200N/25mm、抗刺穿强力≥1000N、抗撕裂强度(经、纬向)≥180N。

步骤203：将加强支撑杆沿着第一聚氨酯胶布长度方向等间隔地横向设置于第一聚氨酯胶布上。

第一聚氨酯胶布、第二聚氨酯胶布和加强层胶布均是柔性材料，用于提供摩擦力、防滑、辅助支撑等性能，无法独立承载重物。加强支撑杆赋予应急路面支撑、承重和保持应急路面平整的作用，加强支撑杆的特性决定了应急路面的强度、刚度和使用寿命。加强支撑杆在材料选择、截面结构和置入间距等方面须达到如下要求：

1)单根加强支撑杆要有较宽的受力面积，从而使其与地面的接触面积增大，最大限度的减少对地面的压强；

2)截面高度适中，优选为20cm～30cm；截面结构为空腔结构；

3)置入间距16cm(相邻两根加强支撑杆的间距)，保证车辆通载状态下有2～4根加强支撑杆同时受力，避免单根加强支撑杆独自受力产生形变而被破坏；

4)加强支撑杆须达到的性能指标包括：材料，高性能纤维复合材料(例如，碳纤维复合材料)；长度≤4m、质量≤1.75kg/m。

基于上述技术要求，本发明实施例选用具有高比强度和高比模量的碳纤维复合材料的加强支撑杆。加强支撑杆以碳纤维为增强材料，环氧树脂为基体，通过连续拉挤成型的方法制造。

步骤204：将第二聚氨酯胶布覆盖至加强支撑杆上，并通过热风热合焊接技术，使加强支撑杆被紧密地包裹在由第一聚氨酯胶布和第二聚氨酯胶布压合形成的封闭空间内；热风热合焊接条件为：热合电流1.2～2.0A、冷却时间≥5s、热合宽度28-32mm。

步骤205：将加强层胶布沿着第二聚氨酯胶布长度方向设置于第二聚氨酯胶布的两侧，并通过高频热合焊接技术使加强层胶布与第二聚氨酯胶布紧密压合；高频热合焊接条件为：热合电流2.0～2.5A、冷却时间≥10s、热合宽度28-32mm。

步骤206：将聚脲涂料喷涂于加强层胶布和第二聚氨酯胶布的表面，形成聚脲涂层，并通过化学交联及固化粘合技术使聚脲涂层与加强层胶布及第二聚氨酯胶布粘合牢固。

在实际应用中，热风热合焊接技术具有连续性好、可控性强、操作高效等优点，高频热合焊接技术具有粘接强度高、结实耐用等优点。本发明实施例通过热风热合和高频热合焊接技术的结合，对应急路面的各个组成部分进行热合加工，实现了接缝牢固、密封均匀、外观平整、质量稳定的成型目标。

本发明实施例提供的可盘卷柔性应急路面，通过第一聚氨酯胶布、第二聚氨酯胶布、加强层胶布、加强支撑杆和聚脲涂层组成，具有结构简单、密封性好、耐油、耐水、耐老化、环境适应性强等优点，可在沙滩、农田、湿地、松软和泥泞等低承载力地域连续使用，并且通过人工或机械实现铺设和收卷，从而满足了在特殊地域的紧急情况下，对临时应急道路的修建需求。本发明实施例提供的可盘卷柔性应急路面的制备方法，通过热风热合和高频热合焊接技术相结合，使应急路面胶布上全部接缝的粘合强度均匀一致，并采用聚脲涂层喷涂技术，在应急路面表层形成完整的保护层，提高了应急路面的整体强度、抗划伤性及耐磨性，具有生产工艺简单、制造成本低等优点。

在公共安全领域：目前地震、洪涝、大雪等自然灾害频发，化学品泄漏、危险品爆炸等人为突发事故也屡有发生。在灾害事故发生后，需要及时施救、运送人力、物资和设备到达施救现场，有时会因道路损毁、没有交通道路或没有施救设施而耽误救援。在时间就是生命、节省时间就能减少损失的特殊时刻，使用本发明实施例的可盘卷柔性应急路面可以保障车辆通行，使应急设备在有限的时间内进行有效施救，最大限度地减少人员和财产损失，成为应对灾害、抢救生命和财产的重要保障。

在资源开采领域：资源开采与使用是我国经济建设与社会发展的基础。“十二五”以来，我国对石油、天然气、煤、金属、稀有金属、稀土等能源的需求不断加大。对现有矿藏的勘探与开采，这些工作多数在环境复杂的地区进行，工作点分散、远离基地、流动作业，人员、设备、器材需要通过汽车运输来实现迁移。但是，在高原、沙滩、山地、沼泽、丛林等复杂地形特殊地区，常规机动车辆行进极为艰难。本发明实施例的可盘卷柔性应急路面可以克服上述复杂地形条件的限制，满足国内相关能源单位对应急路面的配套使用要求。

在建筑领域：随着我国经济发展和城镇化建设的加快，对各种类型建筑的需求不断增加，同时伴随空气污染程度的加重，对建筑施工的环保要求也在不断提高。由于施工现场的临时道路一般是使用铺设事先做好的预制板，而预制板只能一次性使用，不能回收，尤其对一些使用频率不高的临时道路，造成资源浪费。本发明实施例的可盘卷柔性应急路面是可循环使用的，可提高建筑领域现场的施工效率，达到节能环保，避免人力、时间、资源的浪费。

在事故应急抢修方面领域：如在石油管道输送中，因为人为或自然灾害等原因时有管道破损、破裂、石油泄漏等事故发生，而输送石油的管道多数穿越地质复杂地区，缺少交通设施，抢修设施无法及时运输到现场，使得救援无法展开。本发明实施例的可盘卷柔性应急路面可满足这方面的配套要求，保障复杂地区的临时道路快速铺设，提高事故应急抢修的及时可行性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。