專利名稱：自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種地層加固用的錨桿，尤其涉及一種自帶傳感功能的具有 不同延展率的碳素纖維。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)50年代，我國礦山巷道加固工程就開始使用了錨桿支護。但是錨桿 因為其埋入地下的施工方法，難以對錨桿進行后期的檢測和對歷史最大應(yīng)變的記 憶。具體地說，現(xiàn)有的錨桿都是使用一種螺紋鋼的錨桿，測量都是隨機地選擇已 經(jīng)安裝好的錨桿，然后下線測定。這樣不利于掌握整體錨桿群的統(tǒng)一測量，而且 過程復(fù)雜、費時費力?，F(xiàn)代工程運用中對錨桿的強度和耐久性的要求是越來越高，所以一種提供更 大錨固力、更長久使用的錨桿就孕育而生了?，F(xiàn)代材料中各種纖維材料，尤其是 復(fù)合材料的運用可以實現(xiàn)這些要求。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，實現(xiàn)現(xiàn)有工程的 要求，提供一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，該錨桿桿體既能做到自我檢測，而且 強度和耐腐蝕性更好。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 1、自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體如圖1，本錨桿桿體由玻璃纖維長桿體(1)、碳素纖維(2)、測試電極(3) 組成；在玻璃纖維長桿體(1)外層設(shè)置有碳素纖維(2)，碳素纖維(2)和測試 電極(3)連接。所述的玻璃纖維長桿體(l)，其材料是玻璃纖維；玻璃纖維是一種價廉物美
的材料。因此，與螺紋鋼的錨桿相比，玻璃纖維長桿體1更耐腐蝕，價格更便宜。所述的碳素纖維(2)，是一種可以導(dǎo)電的材料。碳素纖維(2)的作用是保證玻璃纖維長桿體(1)的受力在設(shè)計的安全范圍 內(nèi)。其原理是利用強度低于玻璃纖維長桿體(1)的碳素纖維(2)，當(dāng)應(yīng)力達到 一定程度后讓其斷裂早于玻璃纖維長桿體(1):但整體的錨固力并沒有明顯的變 化。當(dāng)碳素纖維(2)的電阻產(chǎn)生變化時，通過測試電極(3)測量電阻的變化， 從而反映出錨桿的受力情況。2、自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體的制作方法① 在玻璃纖維長桿體(1)的外圍涂抹樹脂膠；② 包裹碳素纖維(2);③ 用導(dǎo)電膠沿碳素纖維(2)截面涂抹一圈；④ 粘接測試電極(3)。(D在碳素纖維(2)外面用專用的螺紋機加工螺紋(4)。 本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果-1、 測量簡單。在施工后對錨桿桿體接上電極，就可以隨時在線對每一根錨 桿進行不破壞測試。2、 成本低廉。由于使用了強度更高的、更耐腐蝕的材料，可以減少錨桿的 使用數(shù)目并增加錨桿的使用年限，這樣無形中降低整個施工的成本。總之，由于本實用新型性能價格比高，因此可廣泛應(yīng)用于礦山巷道加固工程
圖l一錨桿桿體結(jié)構(gòu)圖； 圖2—測試電極結(jié)構(gòu)圖；圖3—基于單一碳素纖維布的錨桿桿體橫截面示意圖; 圖4—基于多種碳素纖維布的錨桿桿體橫截面示意圖; 圖5—基于多種碳素纖維線的錨桿桿體橫截面示意圖。其中-1—玻璃纖維長桿體；
2— 碳素纖維，2.1、 2.2 2.N—第l、 2……N碳素纖維布，2a、 2b……2n—第l、 2……n碳素纖維線;3— 測試電極；4—螺紋。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明1、 基于單一碳素纖維的錨桿桿體 1-1)結(jié)構(gòu)如圖3，由整塊的碳素纖維(2)包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍。1- 2)制作方法① 用丙酮專用清潔液擦拭玻璃纖維長桿體(1)表面；② 調(diào)試適量的樹脂攪拌均勻，用泡沫滾筒將樹脂均勻地涂抹在玻璃纖維長桿 體(1)表面；③ 將整塊的碳素纖維(2)整齊地包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，包裹 時保證碳素纖維(2)的纖維方向與錨桿的軸向一致，再用橡皮刷沿著纖維方向 使碳素纖維(2)緊密地包裹住玻璃纖維長桿體(1)，根據(jù)樹脂的粘度不同，樹 脂的涂抹量也不同，涂抹的厚度為0. 1 0. 5mm;④ 將錨桿整體放入烘干機內(nèi)，溫度在180 220。C。經(jīng)過24 36小時完全干燥；⑤ 選擇需要觀測的點，用導(dǎo)電膠沿截面涂抹一圈，保證每一根碳纖維都被均 勻地浸透到，再按圖2的接線方式接出測試電極(4)，測試電極(4)的線要整 齊緊密地排列，盡量減小占用的空間；⑥ 在碳素纖維布(2)的表面用專用的螺紋機加工螺紋(4)。2、 基于多種碳素纖維布的錨桿2- 1)結(jié)構(gòu)如圖4，由不同延展率的第1、 2……N碳素纖維布(2.1、 2.2……2.N)依 次包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，N《10。 2-2)制作方法同基于單一碳素纖維的錨桿的制作方法；
另外，將不同延展率的第1、 2……N碳素纖維布(2.1、 2.2……2.N)依次 包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，兩兩相鄰的碳素纖維布的接縫處要保證連 接，但是不可重疊太多。2- 3)工作原理第1、 2……N碳素纖維布(2.1、 2.2、……2.N)具有良好的材料性能，高 彈性的第l、 2"'…N碳素纖維布(2.1、 2.2、……2.N)的彈性模量與鋼材相似， 強度大于3400MPa。合理搭配不同的第1、2……N碳素纖維布(2. 1、 2. 2、……2.N) 可以極大提供錨桿的性能。另外，在玻璃纖維長桿體(1)的外圍包裹幾種不同延展率的第1、 2……N 碳素纖維布(2.1、 2.2、……2.N)，可以實現(xiàn)當(dāng)桿體受到不同程度的沖擊應(yīng)力時， 第1、 2……N碳素纖維布(2.1、 2.2、……2.N)依次斷裂；這樣就能通過測量 錨桿電阻變化程度而記錄錨桿歷史上受到的瞬時應(yīng)力的區(qū)間。3、基于多種碳素纖維線的錨桿3- 1)結(jié)構(gòu)如圖5，由不同不同延展率的第l、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)依 次對稱包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，n《10。 3-2)制作方法同基于單一碳素纖維布的錨桿的制作方法；另外有將不同延展率的第1、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)取合適得長度后， 拉直展平,用樹脂均勻地涂抹在第1、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)的表 面，上下都蓋上玻璃紙，再用皮刷沿著纖維方向壓刷玻璃紙表面，使樹脂和碳纖 維完全浸透。3-3)工作原理第l、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)具有良好的導(dǎo)電性能，隨著桿體 的收拉，第1、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)的長度和截面積都發(fā)生變化。 細(xì)小的第1、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)，在長度和截面積變化時，電阻變化也是明顯的。當(dāng)錨桿受到不同程度的沖擊應(yīng)力時，碳素纖維線依次斷裂。 這樣通過測量錨桿電阻突變的變化程度而記錄桿體歷史上受到瞬時應(yīng)力的區(qū)間。
權(quán)利要求1、一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，其特征在于由玻璃纖維長桿體(1)、碳素纖維(2)、測試電極(3)組成；在玻璃纖維長桿體(1)外層設(shè)置有碳素纖維(2)，碳素纖維(2)和測試電極(3)連接。
2、 按權(quán)利要求l所述的一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，其特征在于 由整塊的碳素纖維(2)包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍。
3、 按權(quán)利要求l所述的一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，其特征在于-由不同延展率的第1、 2……N碳素纖維布(2.1、 2.2……2.N)依次包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，N《10。
4、 按權(quán)利要求l所述的一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，其特征在于 由不同不同延展率的第1、 2……n碳素纖維線(2a、 2b……2n)依次對稱包裹在玻璃纖維長桿體(1)的外圍，n《10。
專利摘要本實用新型公開了一種自傳感復(fù)合纖維錨桿桿體，涉及一種地層加固用的錨桿。本錨桿由玻璃纖維長桿體(1)、碳素纖維(2)、測試電極(3)組成；在玻璃纖維長桿體(1)外層設(shè)置有碳素纖維(2)，碳素纖維(2)和測試電極(3)連接。其原理是利用強度低于玻璃纖維長桿體(1)的碳素纖維(2)，當(dāng)應(yīng)力達到一定程度后讓其斷裂早于玻璃纖維長桿體(1)；當(dāng)碳素纖維(2)的電阻產(chǎn)生變化時，通過測試電極3測量電阻的變化，從而反映出錨桿的受力情況。本實用新型在施工后對錨桿接上電極，就可以隨時在線對每一根錨桿進行不破壞測試；適用于礦山巷道加固工程中。
文檔編號E21D21/00GK201045301SQ20072008530
公開日2008年4月9日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者吳智深, 李小春, 璜 黃 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所