一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是碳纖維復(fù)合棒，特別涉及的是一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在橋梁和鐵路基礎(chǔ)構(gòu)件中，廣泛使用鋼絞線作為混凝土構(gòu)件的載體。每根鋼絞線是由多根鋼絲纏繞構(gòu)成，在使用過程中，每根鋼絞線都處于拉伸狀態(tài)。現(xiàn)有技術(shù)無法監(jiān)測每根鋼絞線在使用過程中的拉應(yīng)力的變化，當(dāng)其中一根鋼絞線由于安裝誤差或者出現(xiàn)突發(fā)大應(yīng)力狀態(tài)，使得其工作拉應(yīng)力超過其屈服應(yīng)力時，鋼絞線會處于屈服拉伸狀態(tài)，當(dāng)變形值超過極限，此根鋼絞線最大承載應(yīng)力急劇變小，出現(xiàn)斷裂。由于其中一根鋼絞線失去工作能力而使得其它鋼絞線工作應(yīng)力增大，極大增加了整體鋼絞線斷裂的風(fēng)險，危害整個橋梁、路基等建筑的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好抗拉強度和柔韌性且位于鋼絞線中芯纜位置的碳纖維復(fù)合棒，能實時監(jiān)測每根鋼絞線受力狀態(tài)，避免鋼絞線斷裂帶來風(fēng)險的一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒及其制備方法。
[0004]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0005]—種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒，所述碳纖維復(fù)合棒包括:光纖，在光纖外設(shè)置有復(fù)合碳纖維；所述復(fù)合碳纖維是由附著樹脂和添加劑的多個碳纖維束構(gòu)成。
[0006]優(yōu)選方案是:所述樹脂和添加劑的配比是:樹脂:添加劑=9:1 ;所述樹脂包括:熱固性樹脂或者熱塑性樹脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進劑:偶聯(lián)劑=5:2:3ο
[0007]優(yōu)選方案是:所述光纖包括:紫包光纖，在紫包光纖外設(shè)置有應(yīng)變傳感油膏，在應(yīng)變傳感油膏外設(shè)置有芳綸保護層。
[0008]—種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:1).分別放置碳纖維束和光纖:將多個碳纖維束放到碳纖維束放線架上；將光纖放到光纖放線架上；2).分別牽引碳纖維束和光纖穿過合成設(shè)備:將多個碳纖維束的端頭依次穿過恒溫?zé)崛巯?、分束盤、合束盤、加熱爐后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機上；將光纖依次穿過分束盤、合束盤、加熱爐后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機上；光纖穿過分束盤中心通孔；多個碳纖維束位于分束盤中心通孔之外的通孔中；3).通電加熱設(shè)備:對恒溫?zé)崛巯渫娂訜?，使其?nèi)裝部的樹脂和添加劑溫度達到攝氏100-130度；對加熱爐通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達到攝氏120-150度；4).牽引碳纖維束和光纖移動:旋轉(zhuǎn)拉力機工作，牽引碳纖維束和光纖移動，使附著融融狀態(tài)的樹脂和添加劑的碳纖維束與光纖按照上述步驟2)的位置梳理，在合束盤的機械模具擠壓狀態(tài)下，形成一體的、表面光滑的碳纖維復(fù)合棒。
[0009]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0010]1.本發(fā)明制造的碳纖維復(fù)合棒具有良好的抗拉強度和較好的柔韌性，使用范圍更廣泛，能替代預(yù)應(yīng)力鋼絞線的中芯纜。
[0011]2.本發(fā)明碳纖維復(fù)合棒中的光纖連接光時域反射儀后能實時監(jiān)測其受力狀態(tài)，可以實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的實時測量，提高預(yù)應(yīng)力鋼絞線使用安全性。
[0012]3.本發(fā)明有助于實現(xiàn)整個橋梁或者建筑的實時監(jiān)測和智能化管理。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明碳纖維復(fù)合棒主視圖；
[0014]圖2是圖1的斷面剖視圖；
[0015]圖3是本發(fā)明制備方法的生產(chǎn)流程示意圖。
[0016]《附圖中序號說明》
[0017]1:光纖；la:紫包光纖；lb:應(yīng)變傳感油膏；lc:芳綸保護層；2:復(fù)合碳纖維；3:光時域反射儀；4:碳纖維束放線架；5:碳纖維束；6:恒溫?zé)崛巯洌?:光纖放線架；8:分束盤；9:合束盤；10:碳纖維復(fù)合棒；11:加熱爐；12:旋轉(zhuǎn)拉力機；13:導(dǎo)線。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進一步詳述。
[0019]本發(fā)明提供一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒，所述碳纖維復(fù)合棒10包括:光纖1，在光纖I外設(shè)置有復(fù)合碳纖維2 ;所述復(fù)合碳纖維2是由附著樹脂和添加劑的多個碳纖維束5構(gòu)成。
[0020]所述樹脂和添加劑的配比是:樹脂:添加劑=9:1 ;所述樹脂包括:熱固性樹脂或者熱塑性樹脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進劑:偶聯(lián)劑=
5:2:3ο
[0021]所述光纖I包括:紫包光纖la，在紫包光纖Ia外設(shè)置有應(yīng)變傳感油膏Ib,在應(yīng)變傳感油膏Ib外設(shè)置有芳綸保護層lc。
[0022]本發(fā)明提供一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0023]I).分別放置碳纖維束和光纖:將成卷的多個碳纖維束5放到碳纖維束放線架4上；將成卷的光纖I放到光纖放線架7上；
[0024]2).分別牽引碳纖維束和光纖穿過合成設(shè)備:將多個碳纖維束5的端頭依次穿過恒溫?zé)崛巯?、分束盤8、合束盤9、加熱爐11后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機12上；將光纖I依次穿過分束盤8、合束盤9、加熱爐11后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機12上；光纖I穿過分束盤8中心通孔；多個碳纖維束5位于分束盤8中心通孔之外的通孔中；；
[0025]3).通電加熱設(shè)備:對恒溫?zé)崛巯?通電加熱，使其內(nèi)裝部的樹脂和添加劑溫度達到攝氏100-130度；對加熱爐11通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達到攝氏120-150度；
[0026]4).牽引碳纖維束和光纖移動:旋轉(zhuǎn)拉力機12工作，牽引碳纖維束5和光纖I移動，使附著融融狀態(tài)的樹脂和添加劑的碳纖維束5與光纖I按照上述步驟2)的位置梳理，在合束盤9的機械模具擠壓狀態(tài)下，形成一體的、表面光滑的碳纖維復(fù)合棒10。
[0027]更具體的說，碳纖維束5通過恒溫?zé)崛巯?，在恒溫?zé)崛巯?內(nèi)包括融融狀態(tài)的熱固性樹脂或者熱塑性樹脂；偶聯(lián)劑、促進劑和增韌劑后，碳纖維束5通過分束盤8，與光纖I按照上述步驟2)的位置梳理，在合束盤9的機械模具擠壓狀態(tài)下，形成一體的、表面光滑的纖維復(fù)合棒。最后碳纖維復(fù)合棒在加熱爐中加熱固化，溫度控制在攝氏120-150度。
[0028]復(fù)合碳纖維包括:多個碳纖維束5，在多個碳纖維束5上附著熱固性樹脂或者熱塑性樹脂和添加劑。添加劑中增韌劑的作用是保障碳纖維有一定柔韌性；促進劑的作用是提高碳纖維耐濕熱性能；偶聯(lián)劑的作用是提高碳纖維附著力、耐水、耐蝕性能、耐化學(xué)性能，提高碳纖維活性。
[0029]通過合束盤9的機械模具擠壓，再經(jīng)過加熱爐11的加熱固化，光纖I和復(fù)合碳纖維2緊密結(jié)合在一起，形成碳纖維復(fù)合棒。這種碳纖維復(fù)合棒的抗拉強度高，而且柔韌性好，可成卷。例如5mm的纖維復(fù)合棒其最大抗拉強度就可以達到ISOOMPa以上，并且可纏繞到直徑為700mm的工字輪上，完全可以替代現(xiàn)有鋼絞線的中芯纜。
[0030]光纖I通過導(dǎo)線13連接到光時域反射儀3上，光時域反射儀3通過發(fā)射光信號，能檢測出光纖中光柵的變化，從而反映其所受應(yīng)力變化。
[0031]在使用過程中，這種碳纖維復(fù)合棒抗拉強度和柔韌性比鋼絲要好，完全可以替代現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力鋼絞線的中芯纜。而且可以在其末端將光纖連接到外置的光時域反射儀上，來監(jiān)測其使用狀態(tài)。當(dāng)受力過大引起碳纖維復(fù)合棒變形時，內(nèi)置的光纖會隨著變形，在實時監(jiān)測設(shè)備上就可以顯示出鋼絞線工作中的內(nèi)應(yīng)力變化情況，從而提前發(fā)現(xiàn)隱患，增加安全性。
【主權(quán)項】
1.一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒，其特征在于，所述碳纖維復(fù)合棒(10)包括:光纖(I)，在光纖(I)外設(shè)置有復(fù)合碳纖維(2);所述復(fù)合碳纖維(2)是由附著樹脂和添加劑的多個碳纖維束(5)構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒，其特征在于，所述樹脂和添加劑的配比是:樹脂:添加劑=9:1 ;所述樹脂包括:熱固性樹脂或者熱塑性樹脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進劑:偶聯(lián)劑=5:2:3ο3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒，其特征在于，所述光纖(I)包括:紫包光纖(Ia)，在紫包光纖(Ia)外設(shè)置有應(yīng)變傳感油膏(lb)，在應(yīng)變傳感油膏(Ib)外設(shè)置有芳綸保護層(lc)。4.一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟: 1).分別放置碳纖維束和光纖:將多個碳纖維束(5)放到碳纖維束放線架(4)上；將光纖(I)放到光纖放線架(7)上； 2).分別牽引碳纖維束和光纖穿過合成設(shè)備:將多個碳纖維束(5)的端頭依次穿過恒溫?zé)崛巯?6)、分束盤(8)、合束盤(9)、加熱爐(11)后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(12)上；將光纖(I)依次穿過分束盤(8)、合束盤(9)、加熱爐(11)后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(12)上；光纖(I)穿過分束盤(8)中心通孔；多個碳纖維束(5)位于分束盤(8)中心通孔之外的通孔中； 3).通電加熱設(shè)備:對恒溫?zé)崛巯?6)通電加熱，使其內(nèi)裝部的樹脂和添加劑溫度達到攝氏100-130度；對加熱爐(11)通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達到攝氏120-150度; 4).牽引碳纖維束和光纖移動:旋轉(zhuǎn)拉力機(12)工作，牽引碳纖維束(5)和光纖⑴移動，使附著融融狀態(tài)的樹脂和添加劑的碳纖維束(5)與光纖(I)按照上述步驟2)的位置梳理，在合束盤(9)的機械模具擠壓狀態(tài)下，形成一體的、表面光滑的碳纖維復(fù)合棒(10)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于智能鋼絞線上的碳纖維復(fù)合棒及其制備方法，其碳纖維復(fù)合棒包括：光纖，在光纖外設(shè)置有復(fù)合碳纖維；復(fù)合碳纖維是由附著樹脂和添加劑的多個碳纖維束構(gòu)成；其制備方法包括：1).分別放置碳纖維束和光纖；2).分別牽引碳纖維束和光纖穿過合成設(shè)備；3).通電加熱設(shè)備；4).牽引碳纖維束和光纖移動。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的碳纖維復(fù)合棒具有良好抗拉強度和柔韌性，替代預(yù)應(yīng)力鋼絞線的中芯纜；連接光時域反射儀能實時監(jiān)測預(yù)應(yīng)力鋼絞線受力狀態(tài)，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線實時測量，提高預(yù)應(yīng)力鋼絞線使用安全性；有助于實現(xiàn)整個橋梁或者建筑的實時監(jiān)測和智能化管理。
【IPC分類】E04C5/02, E04C5/08, G01L1/00, G02B6/44
【公開號】CN105004452
【申請?zhí)枴緾N201510387999
【發(fā)明人】牛坡
【申請人】天津鑫坤泰預(yù)應(yīng)力專業(yè)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月3日