專利名稱：芳綸纖維布在墩柱加固中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用。
背景技術(shù)：
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(qiáng)度是鋼板的5倍以上，而且質(zhì)地非常柔軟，具有質(zhì)輕高強(qiáng)、耐久、耐腐蝕，不導(dǎo)電等特點(diǎn)，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(fù)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(gòu)件，而且操作簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)，其主要成分是對(duì)苯二甲酰對(duì)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(jié)構(gòu)和“剛性”分子鏈。芳綸材料在形成纖維的過(guò)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(qiáng)度、高彈性及良好的耐熱性，可應(yīng)用于多種領(lǐng)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(yīng)用在軍工用品，如防彈衣、航天設(shè)備等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了這種芳綸纖維布的新用途，即在墩柱加固中的應(yīng)用。
隨著交通量的迅猛增加，大噸位車輛越來(lái)越多，許多混凝土工程的橋梁，港口碼頭、機(jī)場(chǎng)等，由于地理環(huán)境、自然災(zāi)害、年久失修以及人為因素的影響，其耐久性受到嚴(yán)峻考驗(yàn)，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(wèn)題，致使加固維修問(wèn)題更為突出，因此，混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固顯的尤為重要。
FRP復(fù)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(zhì)輕質(zhì)高強(qiáng)、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(yīng)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(xué)性能指標(biāo)如下表

芳綸材料除具有優(yōu)秀的力學(xué)性能與耐久性能之外，還具有不導(dǎo)電、抗動(dòng)載、抗沖擊性能好等特點(diǎn)，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(yīng)用。另外，由于芳綸材料是一種有機(jī)高分子材料，與形成復(fù)合材料的樹(shù)脂粘合劑的浸潤(rùn)性能比碳纖維、玻璃纖維等其他FRP材料與粘合劑的浸潤(rùn)性能好很多。芳綸與粘合劑形成復(fù)合材料的固化時(shí)間比其它FRP材料的固化時(shí)間縮短了65％～75％，具有明顯的施工優(yōu)勢(shì)，有著其它FRP材料所不能比的優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明公開(kāi)了芳綸纖維布在墩柱加固中的應(yīng)用，采用芳綸纖維布對(duì)墩柱進(jìn)行加固，主要是對(duì)墩柱起一個(gè)環(huán)箱效應(yīng)，使墩柱全部處于三間應(yīng)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(shè)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(dāng)便捷，所以在橋梁的墩柱加固中有著廣泛的應(yīng)用前景。
芳綸布對(duì)墩柱加固的原理及過(guò)程如下1.作用機(jī)理主要基于墩柱的破壞基理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的棱柱體抗壓實(shí)驗(yàn)，棱柱體的抗壓強(qiáng)度Rc=Ra≈0.7Ra]]>，其中Ra為立方體的抗壓強(qiáng)度，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)棱柱體破壞時(shí)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(shí)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(yīng)力狀態(tài)，中間是單向應(yīng)力狀態(tài)，而立方體則基本上都處于復(fù)雜的三向應(yīng)力狀態(tài)，所以要提高棱柱體的抗壓強(qiáng)度，必須把棱柱體中間的單向應(yīng)力狀態(tài)改變?yōu)槿g應(yīng)力狀態(tài)，用芳綸纖維沿著與軸線垂直的方向?qū)⒅影鼤r(shí)，使其產(chǎn)生環(huán)箍效應(yīng)，這樣即使里面的混凝土全部破碎，墩柱的承載力也不會(huì)完全喪失。
2.施工流程先進(jìn)行表面處理，必要時(shí)進(jìn)行灌縫處理，然后涂刷底膠，底膠達(dá)到指觸干后，再涂底層樹(shù)脂，粘貼芳綸布涂上外層樹(shù)脂，底層樹(shù)脂與外層樹(shù)脂的量一般為1∶2，其目的就是為了把芳綸布充分浸透樹(shù)脂，最后進(jìn)行刷上外部的防護(hù)層。剪切補(bǔ)強(qiáng)沿箍筋方向，抗彎補(bǔ)強(qiáng)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(shí)質(zhì)，下面將用芳綸纖維布對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加固與其他常用的加固方法進(jìn)行比較，以更好的說(shuō)明其在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)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(kāi)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(shí)都有很大的優(yōu)勢(shì)，最后在施工上，芳綸布加固時(shí)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(yīng)的就節(jié)約造價(jià)。
2.粘鋼板用粘鋼補(bǔ)強(qiáng)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(yùn)輸、安裝需要機(jī)械，對(duì)于需要加固的部位尺寸要求很嚴(yán)格，而且必須進(jìn)行防銹，涂裝，所以在工期、施工的方便性以及綜合造價(jià)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(duì)墩柱進(jìn)行加固，工程承載力大大提高，使用壽命更長(zhǎng)，效果更好，而且具有工期短，成本低，施工方便等優(yōu)點(diǎn)；因此芳綸纖維布對(duì)墩柱進(jìn)行加固具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例某跨河大橋30多根柱子，其中9根柱子破損比較嚴(yán)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(duì)其進(jìn)行加固，首先表面進(jìn)行處理，必要的部位進(jìn)行灌縫處理，然后再涂底膠，等接觸干后，再涂樹(shù)脂及粘貼芳綸布，破損嚴(yán)重的貼兩層AK-40的芳綸布，試驗(yàn)結(jié)果證明提高承載力40％～45％，破損不太嚴(yán)重的粘貼一層AK-40芳綸布，試驗(yàn)結(jié)果證明提高30％左右。
權(quán)利要求
1.芳綸纖維布在墩柱加固中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了芳綸纖維布在墩柱加固中的應(yīng)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(zhì)輕高強(qiáng)、耐久、耐腐蝕，不導(dǎo)電等特點(diǎn)，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(fù)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(gòu)件，使用它對(duì)墩柱進(jìn)行加固時(shí)，先進(jìn)行表面處理，然后涂刷底膠，底膠達(dá)到指觸干后，再涂底層樹(shù)脂，粘貼芳綸布涂上外層樹(shù)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(zhǎng)，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(diǎn)；因此芳綸纖維布對(duì)墩柱進(jìn)行加固具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E01D19/02GK1670310SQ20041003035
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者程曉芳, 何唯平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司