一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶的制作方法

本实用新型属于热能材料应用技术领域，特别涉及一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶。

背景技术：

主缆作为悬索桥结构中不可更换的永久构件，它承担着将主梁的自重荷载和活载传递至主塔和锚碇的重任；其耐久性决定整个大桥的使用寿命，而可靠有效的主缆防护是确保主缆耐久性的关键。在国外早期修建的悬索桥中，已有因主缆不合格而造成整桥报废的例子。其中主要是原因是防护不当，由于腐蚀或疲劳破坏造成主缆损坏，以致全桥无法安全使用。1903年建成通车的纽约Williamsbary大桥就是一个典型例子，该桥直至近年才不得不耗费昂贵的代价修复后重新使用。很明显，主缆防护是保护主缆长期安全使用的一项重要工作。

大跨度悬索桥主缆为桥梁的主要承重结构，其性能决定了悬索桥的跨越能力和承载能力，但温度的变化对其内力和线形有着显著影响。由于悬索桥主缆为组合结构，其导热机理较复杂，当外部环境温度变化较大时，主缆与外部环境以对流与辐射等多种形式进行热交换，主缆表面温度变化迅速，但由于主缆内部温度变换滞后，且随着主缆直径变大，滞后现象越显突出，进而形成明显的温度梯度，导致内外温差很大。这种温差会产生温度变形，会引起悬索桥主缆结构受力和线形的变化，甚至会产生及大的温度应力。这种温度应力和变形影响到悬索桥的后期健康运营，温度测试结果表明，主缆表面温度与环境温度最大差异多达20℃，同一索股沿主缆纵向温度差异很小。在阴天，由于太阳辐射较弱，每个时刻主缆截面温差很小，沿主缆纵向，温差也很小；在晴天太阳辐射强度较强和变化剧烈情况下温度场与时间及截面位置有关；成桥后温度变化对主缆的线形、内力及索塔内力有一定的影响，主缆内力大小变化较小，不到恒载索力的 2％，主缆垂度变化与施工阶段基本相当，对依托工程其数值均不到 0.5m，在夏季晴天，温度效应将导致主缆的安全系数将降低 8％左右，温度效应对主缆安全系数的影响还会导致的塔根处弯矩较大。

气凝胶（Aerogel）又称为干凝胶，是在保持凝胶骨架结构完整的情况下，将凝胶内溶剂干燥后的产物，因此具有纳米多孔结构、高孔隙率、高比表面积等特点，其99%都是由气体构成，且材料中的气孔直径在20~50nm之间，气孔为开口结构，无序且相互连通，外观看起来像云一样，有着半透明的色彩和超轻的重量，具有优异的防热隔热及隔音性能。它是目前所知的密度最小、导热率最低的固体材料，俗称“固态烟”。气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、低堆积密度，目前已被用作高温隔热材料、声阻抗耦合材料、催化剂或催化剂载体、吸附剂、过滤材料等。

气凝胶特性：1）、降低对流：当空气分子在小于70nm的气孔内时，将失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，这时气凝胶材料处于近似真空状态；

2）、降低辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”，对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎最低极限；

3）、降低热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下降到接近最低极限。高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料；

4）、耐久性：由无定形无机二氧化硅制成，不含像聚氨酯泡沫一样会随时间降解的发泡剂，因此气凝胶的性能持久而稳定，其弹性机械性能使其可容易地适应机械运动和振动，而不会像珍珠岩般沉降。

如何设计一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶，如何减少温度效应对主缆安全系数的影响，减小了温度效应对主缆影响导致的塔根处弯矩，如何延长主缆的使用寿命，成为急需解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶，用于解决现有技术中温度效应对主缆安全系数的影响大，温度效应对主缆影响导致的塔根处弯矩大，主缆的使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶，包括主缆，主缆由若干组六边形结构的平行钢丝索股组成，主缆上设置有若干个间距布置的索夹，其特征在于：所述的主缆在任意两个相邻的索夹之间的主缆段外圈向外依次设置有气凝胶层、缠绕钢丝层、底漆层、中间漆层、面漆层，气凝胶层的内圈设置有磨砂颗粒层。

于本实用新型的一实施例中，所述的气凝胶层的外圈沿着主缆的轴向设置有等距布置的环形凹槽。

于本实用新型的一实施例中，所述的气凝胶层采用气凝胶毡，气凝胶毡沿着主缆外圈斜向布置。

本实用新型结构合理，气凝胶层减少了温度效应对主缆安全系数的影响，减小了塔根处弯矩，延长了主缆的使用寿命，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的安装结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图2的C局部放大图。

图中：1.索夹；2.面漆层；3.中间漆层；4.底漆层；5.缠绕钢丝层；6.气凝胶层；7.主缆。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、图2、图3所示，一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶，包括主缆7，主缆7由若干组六边形结构的平行钢丝索股组成，主缆7上设置有若干个间距布置的索夹1，所述的主缆7在任意两个相邻的索夹1之间的主缆段外圈向外依次设置有气凝胶层6、缠绕钢丝层5、底漆层4、中间漆层3、面漆层2，气凝胶层6的内圈设置有磨砂颗粒层；

所述的气凝胶层6的外圈沿着主缆7的轴向设置有等距布置的环形凹槽，环形凹槽的半径等于缠绕钢丝的半径；

所述的气凝胶层6采用气凝胶毡，气凝胶毡沿着主缆7外圈斜向布置。

综上所述，本实用新型结构合理，气凝胶层减少了温度效应对主缆安全系数的影响，减小了塔根处的弯矩，延长了主缆的使用寿命。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。