专利名称：芳纶纤维布在墩柱加固中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及芳纶纤维布的用途，尤其是在墩柱加固中的应用。
背景技术：
芳纶纤维布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种柔软片材，比重约为钢板的五分之一，拉伸强度是钢板的5倍以上，而且质地非常柔软，具有质轻高强、耐久、耐腐蚀，不导电等特点，特别是它的抗疲劳性能，抗冲击能力以及抗局部荷载是所有FRP复合材料中最好的，另外它的破坏形式为塑性破坏，特别适合于耐疲劳性能要求高的构件，而且操作简单，施工安全。
生产这种芳纶纤维布所需的芳纶纤维是一种全芳香族聚酰胺纤维，它是由直径为12μm左右的单丝汇集在一起所形成的多纤维状结构，其主要成分是对苯二甲酰对苯二胺聚合物(PPTA)，由于在高分子链中存在着“大π键”而具有非常稳定的分子结构和“刚性”分子链。芳纶材料在形成纤维的过程中，刚性分子链有规律地单方向排列，使得芳纶纤维具有很高的强度、高弹性及良好的耐热性，可应用于多种领域。这种芳纶材料的分子式为 将芳纶纤维由单向或双向排列织成芳纶纤维布，已知这种芳纶纤维布最早应用在军工用品，如防弹衣、航天设备等。
发明内容
本发明公开了这种芳纶纤维布的新用途，即在墩柱加固中的应用。
随着交通量的迅猛增加，大吨位车辆越来越多，许多混凝土工程的桥梁，港口码头、机场等，由于地理环境、自然灾害、年久失修以及人为因素的影响，其耐久性受到严峻考验，出现了承载力不够，露筋、锈蚀，松剥落、老化、磨损、裂缝等等问题，致使加固维修问题更为突出，因此，混凝土结构工程的加固显的尤为重要。
FRP复合材料主要有芳纶纤维(AFRP)、碳纤维(CFRP)和玻璃纤维(GFRP)，其材料形式主要有片材、棒材和型材，所有的FRP都有一些共同的性质轻质高强、高弹模、在拉断前均为弹性，热膨胀系数低、各向异性、耐腐耐久性能好等，所以在工程加固中应用潜力巨大。
本发明所用的这种芳纶纤维布，常用的是单向片材，主要有以下几种规格，其力学性能指标如下表
芳纶材料除具有优秀的力学性能与耐久性能之外，还具有不导电、抗动载、抗冲击性能好等特点，这就使其在桥梁、隧道、绝缘性要求高的地铁隧道及海港码头工程中有着广泛的应用。另外，由于芳纶材料是一种有机高分子材料，与形成复合材料的树脂粘合剂的浸润性能比碳纤维、玻璃纤维等其他FRP材料与粘合剂的浸润性能好很多。芳纶与粘合剂形成复合材料的固化时间比其它FRP材料的固化时间缩短了65％～75％，具有明显的施工优势，有着其它FRP材料所不能比的优势。
本发明公开了芳纶纤维布在墩柱加固中的应用，采用芳纶纤维布对墩柱进行加固，主要是对墩柱起一个环箱效应，使墩柱全部处于三间应力状态，从而提高它的承载力。另外，由于芳纶布早期主要用于军工产品如防弹衣、航天设备等，所以有着优越的抗冲击能力。芳纶纤维的韧性较好，抗疲劳性能好，施工相当便捷，所以在桥梁的墩柱加固中有着广泛的应用前景。
芳纶布对墩柱加固的原理及过程如下1.作用机理主要基于墩柱的破坏基理，根据标准的棱柱体抗压实验，棱柱体的抗压强度Rc=Ra≈0.7Ra]]>，其中Ra为立方体的抗压强度，从实验中发现棱柱体破坏时的裂缝情况是两端斜向裂缝，中间是一些不规则的竖向裂缝，而立方体破损时的裂缝情况基本上都是斜向的且整体成“X”形，从而分析到棱柱体的端部处于三向应力状态，中间是单向应力状态，而立方体则基本上都处于复杂的三向应力状态，所以要提高棱柱体的抗压强度，必须把棱柱体中间的单向应力状态改变为三间应力状态，用芳纶纤维沿着与轴线垂直的方向将柱子包裹时，使其产生环箍效应，这样即使里面的混凝土全部破碎，墩柱的承载力也不会完全丧失。
2.施工流程先进行表面处理，必要时进行灌缝处理，然后涂刷底胶，底胶达到指触干后，再涂底层树脂，粘贴芳纶布涂上外层树脂，底层树脂与外层树脂的量一般为1∶2，其目的就是为了把芳纶布充分浸透树脂，最后进行刷上外部的防护层。剪切补强沿箍筋方向，抗弯补强在主筋方向粘贴芳纶纤维布。
为了更好的理解本发明的实质，下面将用芳纶纤维布对构件进行加固与其他常用的加固方法进行比较，以更好的说明其在结构工程领域中的新用途。
1.碳纤维由于碳纤维的弹模是230GPa，芳纶的是118GPa，所以芳纶的韧性比碳纤维的好多了，另外由于碳纤维的被化开方式是脆性破坏，而芳纶则是塑性破坏，所以芳纶布的抗疲劳性能抗冲击能力在加固墩柱时都有很大的优势，最后在施工上，芳纶布加固时棱角只需打磨10～15cm，而碳纤维需要30cm左右，这样就缩短了工期，相应的就节约造价。
2.粘钢板用粘钢补强墩柱主要是在柱的周围一边焊接钢板，一边在钢板和柱的间隙中注入填充材料，所以在材料的运输、安装需要机械，对于需要加固的部位尺寸要求很严格，而且必须进行防锈，涂装，所以在工期、施工的方便性以及综合造价都不如芳纶布加固墩柱理想。
综上所述，与传统材料及加固方法相比，使用芳纶纤维布对墩柱进行加固，工程承载力大大提高，使用寿命更长，效果更好，而且具有工期短，成本低，施工方便等优点；因此芳纶纤维布对墩柱进行加固具有良好的经济价值和广泛的应用前景。
具体实施例方式
实施例某跨河大桥30多根柱子，其中9根柱子破损比较严重，裂缝较多较宽，有的地方混凝土剥落，钢筋锈蚀、露筋等，其它20多根柱子破坏程度较小，为了确保该桥的承载力足够，利用芳纶纤维布对其进行加固，首先表面进行处理，必要的部位进行灌缝处理，然后再涂底胶，等接触干后，再涂树脂及粘贴芳纶布，破损严重的贴两层AK-40的芳纶布，试验结果证明提高承载力40％～45％，破损不太严重的粘贴一层AK-40芳纶布，试验结果证明提高30％左右。
权利要求
1.芳纶纤维布在墩柱加固中的应用。
全文摘要
本发明公开了芳纶纤维布在墩柱加固中的应用，芳纶纤维布是芳纶纤维由单向或双向排列形成的一种柔软片材，具有质轻高强、耐久、耐腐蚀，不导电等特点，特别是它的抗疲劳性能，抗冲击能力以及抗局部荷载是所有FRP复合材料中最好的，另外它的破坏形式为塑性破坏，特别适合于耐疲劳性能要求高的构件，使用它对墩柱进行加固时，先进行表面处理，然后涂刷底胶，底胶达到指触干后，再涂底层树脂，粘贴芳纶布涂上外层树脂；与传统材料及加固方法相比，工程承载力大大提高，使用寿命更长，其加固效果更好，而且具有工期短，成本低，施工方便等优点；因此芳纶纤维布对墩柱进行加固具有良好的经济价值和广泛的应用前景。
文档编号E01D19/02GK1670310SQ20041003035
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者程晓芳, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司