專利名稱：芳綸纖維布在墩柱加固中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及芳綸纖維布的用途，尤其是在墩柱加固中的應用。
背景技術：
芳綸纖維布是芳綸纖維由單向或雙向排列形成的一種柔軟片材，比重約為鋼板的五分之一，拉伸強度是鋼板的5倍以上，而且質地非常柔軟，具有質輕高強、耐久、耐腐蝕，不導電等特點，特別是它的抗疲勞性能，抗沖擊能力以及抗局部荷載是所有FRP復合材料中最好的，另外它的破壞形式為塑性破壞，特別適合于耐疲勞性能要求高的構件，而且操作簡單，施工安全。
生產(chǎn)這種芳綸纖維布所需的芳綸纖維是一種全芳香族聚酰胺纖維，它是由直徑為12μm左右的單絲匯集在一起所形成的多纖維狀結構，其主要成分是對苯二甲酰對苯二胺聚合物(PPTA)，由于在高分子鏈中存在著“大π鍵”而具有非常穩(wěn)定的分子結構和“剛性”分子鏈。芳綸材料在形成纖維的過程中，剛性分子鏈有規(guī)律地單方向排列，使得芳綸纖維具有很高的強度、高彈性及良好的耐熱性，可應用于多種領域。這種芳綸材料的分子式為 將芳綸纖維由單向或雙向排列織成芳綸纖維布，已知這種芳綸纖維布最早應用在軍工用品，如防彈衣、航天設備等。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了這種芳綸纖維布的新用途，即在墩柱加固中的應用。
隨著交通量的迅猛增加，大噸位車輛越來越多，許多混凝土工程的橋梁，港口碼頭、機場等，由于地理環(huán)境、自然災害、年久失修以及人為因素的影響，其耐久性受到嚴峻考驗，出現(xiàn)了承載力不夠，露筋、銹蝕，松剝落、老化、磨損、裂縫等等問題，致使加固維修問題更為突出，因此，混凝土結構工程的加固顯的尤為重要。
FRP復合材料主要有芳綸纖維(AFRP)、碳纖維(CFRP)和玻璃纖維(GFRP)，其材料形式主要有片材、棒材和型材，所有的FRP都有一些共同的性質輕質高強、高彈模、在拉斷前均為彈性，熱膨脹系數(shù)低、各向異性、耐腐耐久性能好等，所以在工程加固中應用潛力巨大。
本發(fā)明所用的這種芳綸纖維布，常用的是單向片材，主要有以下幾種規(guī)格，其力學性能指標如下表

芳綸材料除具有優(yōu)秀的力學性能與耐久性能之外，還具有不導電、抗動載、抗沖擊性能好等特點，這就使其在橋梁、隧道、絕緣性要求高的地鐵隧道及海港碼頭工程中有著廣泛的應用。另外，由于芳綸材料是一種有機高分子材料，與形成復合材料的樹脂粘合劑的浸潤性能比碳纖維、玻璃纖維等其他FRP材料與粘合劑的浸潤性能好很多。芳綸與粘合劑形成復合材料的固化時間比其它FRP材料的固化時間縮短了65％～75％，具有明顯的施工優(yōu)勢，有著其它FRP材料所不能比的優(yōu)勢。
本發(fā)明公開了芳綸纖維布在墩柱加固中的應用，采用芳綸纖維布對墩柱進行加固，主要是對墩柱起一個環(huán)箱效應，使墩柱全部處于三間應力狀態(tài)，從而提高它的承載力。另外，由于芳綸布早期主要用于軍工產(chǎn)品如防彈衣、航天設備等，所以有著優(yōu)越的抗沖擊能力。芳綸纖維的韌性較好，抗疲勞性能好，施工相當便捷，所以在橋梁的墩柱加固中有著廣泛的應用前景。
芳綸布對墩柱加固的原理及過程如下1.作用機理主要基于墩柱的破壞基理，根據(jù)標準的棱柱體抗壓實驗，棱柱體的抗壓強度Rc=Ra≈0.7Ra]]>，其中Ra為立方體的抗壓強度，從實驗中發(fā)現(xiàn)棱柱體破壞時的裂縫情況是兩端斜向裂縫，中間是一些不規(guī)則的豎向裂縫，而立方體破損時的裂縫情況基本上都是斜向的且整體成“X”形，從而分析到棱柱體的端部處于三向應力狀態(tài)，中間是單向應力狀態(tài)，而立方體則基本上都處于復雜的三向應力狀態(tài)，所以要提高棱柱體的抗壓強度，必須把棱柱體中間的單向應力狀態(tài)改變?yōu)槿g應力狀態(tài)，用芳綸纖維沿著與軸線垂直的方向將柱子包裹時，使其產(chǎn)生環(huán)箍效應，這樣即使里面的混凝土全部破碎，墩柱的承載力也不會完全喪失。
2.施工流程先進行表面處理，必要時進行灌縫處理，然后涂刷底膠，底膠達到指觸干后，再涂底層樹脂，粘貼芳綸布涂上外層樹脂，底層樹脂與外層樹脂的量一般為1∶2，其目的就是為了把芳綸布充分浸透樹脂，最后進行刷上外部的防護層。剪切補強沿箍筋方向，抗彎補強在主筋方向粘貼芳綸纖維布。
為了更好的理解本發(fā)明的實質，下面將用芳綸纖維布對構件進行加固與其他常用的加固方法進行比較，以更好的說明其在結構工程領域中的新用途。
1.碳纖維由于碳纖維的彈模是230GPa，芳綸的是118GPa，所以芳綸的韌性比碳纖維的好多了，另外由于碳纖維的被化開方式是脆性破壞，而芳綸則是塑性破壞，所以芳綸布的抗疲勞性能抗沖擊能力在加固墩柱時都有很大的優(yōu)勢，最后在施工上，芳綸布加固時棱角只需打磨10～15cm，而碳纖維需要30cm左右，這樣就縮短了工期，相應的就節(jié)約造價。
2.粘鋼板用粘鋼補強墩柱主要是在柱的周圍一邊焊接鋼板，一邊在鋼板和柱的間隙中注入填充材料，所以在材料的運輸、安裝需要機械，對于需要加固的部位尺寸要求很嚴格，而且必須進行防銹，涂裝，所以在工期、施工的方便性以及綜合造價都不如芳綸布加固墩柱理想。
綜上所述，與傳統(tǒng)材料及加固方法相比，使用芳綸纖維布對墩柱進行加固，工程承載力大大提高，使用壽命更長，效果更好，而且具有工期短，成本低，施工方便等優(yōu)點；因此芳綸纖維布對墩柱進行加固具有良好的經(jīng)濟價值和廣泛的應用前景。
具體實施例方式
實施例某跨河大橋30多根柱子，其中9根柱子破損比較嚴重，裂縫較多較寬，有的地方混凝土剝落，鋼筋銹蝕、露筋等，其它20多根柱子破壞程度較小，為了確保該橋的承載力足夠，利用芳綸纖維布對其進行加固，首先表面進行處理，必要的部位進行灌縫處理，然后再涂底膠，等接觸干后，再涂樹脂及粘貼芳綸布，破損嚴重的貼兩層AK-40的芳綸布，試驗結果證明提高承載力40％～45％，破損不太嚴重的粘貼一層AK-40芳綸布，試驗結果證明提高30％左右。
權利要求
1.芳綸纖維布在墩柱加固中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了芳綸纖維布在墩柱加固中的應用，芳綸纖維布是芳綸纖維由單向或雙向排列形成的一種柔軟片材，具有質輕高強、耐久、耐腐蝕，不導電等特點，特別是它的抗疲勞性能，抗沖擊能力以及抗局部荷載是所有FRP復合材料中最好的，另外它的破壞形式為塑性破壞，特別適合于耐疲勞性能要求高的構件，使用它對墩柱進行加固時，先進行表面處理，然后涂刷底膠，底膠達到指觸干后，再涂底層樹脂，粘貼芳綸布涂上外層樹脂；與傳統(tǒng)材料及加固方法相比，工程承載力大大提高，使用壽命更長，其加固效果更好，而且具有工期短，成本低，施工方便等優(yōu)點；因此芳綸纖維布對墩柱進行加固具有良好的經(jīng)濟價值和廣泛的應用前景。
文檔編號E01D19/02GK1670310SQ20041003035
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權日2004年3月19日
發(fā)明者程曉芳, 何唯平 申請人:深圳市海川實業(yè)股份有限公司