碳纖維複合材料拉索的製作方法

2023-04-27 16:14:06 3

碳纖維複合材料拉索的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種碳纖維複合材料拉索，包括碳纖維複合材料索體（1）和連接筒（5），碳纖維複合材料索體（1）中的碳纖維複合材料筋材（6）呈正六邊形緊密排列，經左旋輕度扭絞1~3°後繞包高強度聚酯纖維帶（7），用於索體的定型，將定型後索體分兩次熱擠高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯護套（8），在碳纖維束兩端安裝有錨具（4），錨具（4）形式採用「錐筒形+直筒式」構造設計，碳纖維複合材料筋材（6）在錨固錐段發散開來，用前、後兩個分絲板（2）來定位，錨具的錐腔與碳纖維複合材料筋材之間的空隙處灌注環氧樹脂砂漿（3）。本實用新型增加錨固樹脂砂漿與筋材間的擠壓摩擦力，減小錨固長度，提高聚乙烯護套與碳纖維複合材料索體的緊密結合度，同時又便於成索盤卷運輸。
【專利說明】碳纖維複合材料拉索
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種碳纖維複合材料拉索。主要用於製作斜拉橋的碳纖維複合材料斜拉索。
【背景技術】
[0002]碳纖維複合材料具有輕質、高強、不鏽蝕、耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹係數低、減震性能好等優異性能，將碳纖維複合材料筋用於大跨徑纜索橋中的拉索部件，可以從根本上解決鋼拉索抗疲勞和耐腐蝕性能較差的問題。目前，碳纖維拉索的制索工藝較簡單，均採用碳纖維複合材料筋材平行排布，碳纖維複合材料筋材之間有一定間距，為了防護紫外光老化，在索體外表面套聚乙烯護套。該工藝技術的不足是:
[0003]其一:拉索索體部位由於碳纖維複合材料筋材之間有一定間距，造成索體直徑過大，不利於拉索成品的盤卷與運輸。
[0004]其二:拉索錨固部位由於碳纖維複合材料筋材平行排布，錨固樹脂砂漿與筋材間的擠壓摩擦力不夠，造成錨固長度過長，不利於錨筒噸位的提高。
[0005]其三:要在長索外表面套聚乙烯護套，相當困難，並且可能造成聚乙烯護套與碳纖維索體間產生間隙，不利於拉索的穩定性，如果在索體外表面直接熱擠聚乙烯，產生的高溫會導致碳纖維複合材料索的強度下降。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於克服上述不足，提出一種可以增加錨固樹脂砂漿與筋材間的擠壓摩擦力，減小錨固長度，提高聚乙烯護套與碳纖維複合材料索體的緊密結合度，同時又便於成索盤卷運輸的碳纖維複合材料拉索。
[0007]本實用新型的目的是這樣實現的:一種碳纖維複合材料拉索，所述拉索包括碳纖維複合材料索體和連接筒，所述碳纖維複合材料索體中的碳纖維複合材料筋材呈正六邊形緊密排列，構成碳纖維複合材料束，經左旋輕度扭絞f 3°後繞包高強度聚酯纖維帶，用於索體的定型，將定型後索體熱擠高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯護套，由於熱擠高密度聚乙烯的溫度為150°C左右，超過碳纖維複合材料筋材中樹脂基體的玻璃化溫度(120°C)，為了避免在熱擠高密度聚乙烯時複合材料索體的溫度超過複合材料中樹脂基體的玻璃化溫度，導致碳纖維複合材料的拉伸強度降低，考慮分兩次熱擠高密度聚乙烯，即第一次擠高密度聚乙烯時擠薄點(厚度2?3mm)，控制好索體熱平衡溫度不要超過120°C，第二次再擠厚點(厚度5飛mm)。在碳纖維複合材料束兩端安裝有錨具，錨具形式採用「錐筒形+直筒式」構造設計，形成錨固錐段和錨固直筒段，碳纖維複合材料筋材在錨固錐段發散開來，用前、後兩個分絲板來定位，錨具的錐腔與碳纖維複合材料筋材之間的空隙處灌注環氧樹脂砂漿。所用環氧樹脂砂漿要求流動性好，常溫固化，其組成成分為環氧樹脂、固化劑、石英砂，三者質量比為環氧樹脂:固化劑:石英砂=4:1:4。
[0008]本實用新型專利的有益效果是:[0009]1、本實用新型通過對索體部位的碳纖維複合材料筋材扭絞，減小了索體直徑，便於拉索成品的盤卷與運輸，使製造大跨徑斜拉橋用碳纖維複合材料拉索成為可能。
[0010]2、本實用新型通過將碳纖維複合材料筋材在錨固段發散開來，提高了環氧樹脂砂漿對碳纖維複合材料筋材的擠壓力，增強筋材表面的摩擦力，從而獲得較高的錨固效率，減小了錨固裝置長度。
[0011]3、本實用新型提出了分兩次在碳纖維複合材料索體表面熱擠高密度聚乙烯的方法，避免了在熱擠高密度聚乙烯時高溫導致碳纖維複合材料索的強度下降，並且提高了聚乙烯護套與碳纖維複合材料索體的緊密結合度與拉索的穩定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型碳纖維複合材料拉索結構示意圖。
[0013]圖2為本實用新型拉索索體斷面結構示意圖。
[0014]圖中附圖標記:
[0015]碳纖維複合材料索體I
[0016]分絲板2
[0017]環氧樹脂 砂漿3
[0018]錨具4
[0019]連接筒5
[0020]碳纖維複合材料筋材6
[0021]高強度聚酯纖維帶7
[0022]高密度聚乙烯護套8。
【具體實施方式】
[0023]參見圖1和圖2，圖1為本實用新型碳纖維複合材料拉索結構示意圖。圖2為本實用新型拉索索體斷面結構示意圖。由圖1和圖2中可以看出，本實用新型一種碳纖維複合材料拉索，所述拉索包括碳纖維複合材料索體I和連接筒5，所述碳纖維複合材料索體I中的碳纖維複合材料筋材6呈正六邊形緊密排列，構成碳纖維束，經左旋輕度扭絞f 3°後繞包高強度聚酯纖維帶7，用於索體的定型，將定型後索體熱擠高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯護套8，在碳纖維束兩端安裝有錨具4，錨具4形式採用「錐筒形+直筒式」構造設計，形成錨固錐段和錨固直筒段，碳纖維複合材料筋材6在錨固錐段發散開來，用前、後兩個分絲板2來定位，錨具的錐腔與碳纖維複合材料筋材之間的空隙處灌注環氧樹脂砂漿3。
[0024]具體制索方法如下:
[0025]該碳纖維複合材料拉索是將確定根數的碳纖維複合材料筋材呈正六邊形緊密排列，構成碳纖維束，經左旋輕度扭絞f 3°後繞包高強度聚酯纖維帶，用於索體的定型。將定型後索體熱擠高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯護套，用於碳纖維複合材料索的抗紫外光老化防護。為了避免在熱擠高密度聚乙烯時複合材料索體的溫度超過複合材料中樹脂基體的玻璃化溫度，導致碳纖維複合材料的拉伸強度降低，考慮分兩次擠高密度聚乙烯，即第一次擠高密度聚乙烯時可以擠薄點(厚度 3πιιιι)，控制好熱平衡溫度(9(T120°C)，第二次再擠厚點(厚度5_6mm)。在碳纖維束兩端安裝有錨具，錨具形式採用「錐筒形+直筒式」構造設計，形成錨固錐段和錨固直筒段，碳纖維複合材料筋材在錨固錐段發散開來，用前後兩個分絲板來定位。錨具的錐腔與碳纖維複合材料筋材之間的空隙處灌注環氧樹脂砂漿。為了避免錨固填料灌注不密實與環氧樹脂砂漿固化溫度超過碳纖維複合材料工作溫度，所用環氧樹脂砂漿要求流動性好，常溫固化，其組成成分為環氧樹脂、固化劑、石英砂，三者質量比為環氧樹脂:固化劑:石英砂=4:1:4。
【權利要求】
1.一種碳纖維複合材料拉索，其特徵在於所述拉索包括碳纖維複合材料索體(I)和連接筒(5)，所述碳纖維複合材料索體(I)中的碳纖維複合材料筋材(6)呈正六邊形緊密排列，構成碳纖維束，經左旋輕度扭絞廣3°後繞包高強度聚酯纖維帶(7)，用於索體的定型，將定型後索體分兩次熱擠高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯護套(8 )，在碳纖維束兩端安裝有錨具(4)，錨具(4)形式採用「錐筒形+直筒式」構造設計，形成錨固錐段和錨固直筒段，碳纖維複合材料筋材(6)在錨固錐段發散開來，用前、後兩個分絲板(2)來定位，錨具的錐腔與碳纖維複合材料筋材之間的空隙處灌注環氧樹脂砂漿(3 )。
【文檔編號】E01D19/16GK203603061SQ201320603507
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】劉禮華, 朱元林, 張繼文, 寧世偉, 薛花娟, 周祝兵 申請人:江蘇法爾勝泓昇集團有限公司