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(guò)程中，每根鋼絞線都處于拉伸狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)無(wú)法監(jiān)測(cè)每根鋼絞線在使用過(guò)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(guò)其屈服應(yīng)力時(shí)，鋼絞線會(huì)處于屈服拉伸狀態(tài)，當(dāng)變形值超過(guò)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(xiǎn)，危害整個(gè)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(qiáng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每根鋼絞線受力狀態(tài)，避免鋼絞線斷裂帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)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(wèn)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(shù)脂和添加劑的多個(gè)碳纖維束構(gòu)成。
[0006]優(yōu)選方案是:所述樹(shù)脂和添加劑的配比是:樹(shù)脂:添加劑=9:1 ;所述樹(shù)脂包括:熱固性樹(shù)脂或者熱塑性樹(shù)脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進(jìn)劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進(jìn)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(hù)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(gè)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(guò)合成設(shè)備:將多個(gè)碳纖維束的端頭依次穿過(guò)恒溫?zé)崛巯?、分束盤、合束盤、加熱爐后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)上；將光纖依次穿過(guò)分束盤、合束盤、加熱爐后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)上；光纖穿過(guò)分束盤中心通孔；多個(gè)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(duì)恒溫?zé)崛巯渫娂訜?，使其?nèi)裝部的樹(shù)脂和添加劑溫度達(dá)到攝氏100-130度；對(duì)加熱爐通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達(dá)到攝氏120-150度；4).牽引碳纖維束和光纖移動(dòng):旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)工作，牽引碳纖維束和光纖移動(dòng)，使附著融融狀態(tài)的樹(shù)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(jī)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(diǎn)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(qiáng)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(shí)域反射儀后能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其受力狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的實(shí)時(shí)測(cè)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(shí)現(xiàn)整個(gè)橋梁或者建筑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能化管理。
【附圖說(shuō)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(hào)說(shuō)明》
[0017]1:光纖；la:紫包光纖；lb:應(yīng)變傳感油膏；lc:芳綸保護(hù)層；2:復(fù)合碳纖維；3:光時(shí)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(jī)；13:導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)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(shù)脂和添加劑的多個(gè)碳纖維束5構(gòu)成。
[0020]所述樹(shù)脂和添加劑的配比是:樹(shù)脂:添加劑=9:1 ;所述樹(shù)脂包括:熱固性樹(shù)脂或者熱塑性樹(shù)脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進(jìn)劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進(jìn)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(hù)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(gè)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(guò)合成設(shè)備:將多個(gè)碳纖維束5的端頭依次穿過(guò)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(jī)12上；將光纖I依次穿過(guò)分束盤8、合束盤9、加熱爐11后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)12上；光纖I穿過(guò)分束盤8中心通孔；多個(gè)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(duì)恒溫?zé)崛巯?通電加熱，使其內(nèi)裝部的樹(shù)脂和添加劑溫度達(dá)到攝氏100-130度；對(duì)加熱爐11通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達(dá)到攝氏120-150度；
[0026]4).牽引碳纖維束和光纖移動(dòng):旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)12工作，牽引碳纖維束5和光纖I移動(dòng)，使附著融融狀態(tài)的樹(shù)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(jī)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(shuō)，碳纖維束5通過(guò)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(shù)脂或者熱塑性樹(shù)脂；偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑和增韌劑后，碳纖維束5通過(guò)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(jī)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(gè)碳纖維束5，在多個(gè)碳纖維束5上附著熱固性樹(shù)脂或者熱塑性樹(shù)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(jìn)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(guò)合束盤9的機(jī)械模具擠壓，再經(jīng)過(guò)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(qiáng)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(qiáng)度就可以達(dá)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(guò)導(dǎo)線13連接到光時(shí)域反射儀3上，光時(shí)域反射儀3通過(guò)發(fā)射光信號(hào)，能檢測(cè)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(guò)程中，這種碳纖維復(fù)合棒抗拉強(qiáng)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(shí)域反射儀上，來(lái)監(jiān)測(cè)其使用狀態(tài)。當(dāng)受力過(guò)大引起碳纖維復(fù)合棒變形時(shí)，內(nèi)置的光纖會(huì)隨著變形，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(xiàng)】
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(shù)脂和添加劑的多個(gè)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(shù)脂和添加劑的配比是:樹(shù)脂:添加劑=9:1 ;所述樹(shù)脂包括:熱固性樹(shù)脂或者熱塑性樹(shù)脂；所述添加劑包括:增韌劑、促進(jìn)劑和偶聯(lián)劑，其中增韌劑:促進(jìn)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(hù)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(gè)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(guò)合成設(shè)備:將多個(gè)碳纖維束(5)的端頭依次穿過(guò)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(jī)(12)上；將光纖(I)依次穿過(guò)分束盤(8)、合束盤(9)、加熱爐(11)后連接到旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)(12)上；光纖(I)穿過(guò)分束盤(8)中心通孔；多個(gè)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(duì)恒溫?zé)崛巯?6)通電加熱，使其內(nèi)裝部的樹(shù)脂和添加劑溫度達(dá)到攝氏100-130度；對(duì)加熱爐(11)通電加熱，使其爐內(nèi)溫度達(dá)到攝氏120-150度; 4).牽引碳纖維束和光纖移動(dòng):旋轉(zhuǎn)拉力機(jī)(12)工作，牽引碳纖維束(5)和光纖⑴移動(dòng)，使附著融融狀態(tài)的樹(shù)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(jī)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(kāi)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(shù)脂和添加劑的多個(gè)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(guò)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(dòng)。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(qiáng)度和柔韌性，替代預(yù)應(yīng)力鋼絞線的中芯纜；連接光時(shí)域反射儀能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線實(shí)時(shí)測(cè)量，提高預(yù)應(yīng)力鋼絞線使用安全性；有助于實(shí)現(xiàn)整個(gè)橋梁或者建筑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能化管理。
【IPC分類】E04C5/02, E04C5/08, G01L1/00, G02B6/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105004452
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510387999
【發(fā)明人】牛坡
【申請(qǐng)人】天津鑫坤泰預(yù)應(yīng)力專業(yè)技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日