玄武岩纤维板混凝土组合拱圈及其制备方法和拱式桥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及桥梁工程技术领域，尤其是设及玄武岩纤维板混凝±组合拱圈及其制 备方法和拱式桥。
【背景技术】
[0002] 玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450°C~1500°C烙融后，通过销锭合金拉丝漏板 高速拉制而成的连续纤维。玄武岩纤维在许多方面都表现出优异的性能；1.化学性能，玄 武岩纤维含有K20、MgO和Ti化，使得玄武岩纤维具有比无碱玻璃纤维更好的耐酸性、耐碱 性和耐水能力；2.物理性能，玄武岩属于难烙矿石，烙化温度在1500°CW上，烧结温度达 1060°C，使得玄武岩纤维具有优异的耐高温和耐低温性能，普通玄武岩纤维的有效使用温 度范围为-260°C~700°C，特种玄武岩纤维可达982°C，其使用温度范围大大超过其它类别 纤维材料，玄武岩纤维的吸音系数大于玻璃纤维等其它纤维，是一种理想的隔音材料，玄武 岩纤维还具有优良的绝热性能和电绝缘性能，是一种理想的保温材料和电绝缘电子材料； 3.机械力学性能，玄武岩纤维的抗拉强度与无碱玻璃纤维及碳纤维相当，其弹性模量是无 碱玻璃纤维的1. 5倍，是高强S玻璃纤维的1. 9倍，从综合机械力学性能来看，玄武岩纤维 是介于碳纤维与玻璃纤维之间的一种纤维，远远优于聚丙締等化纤和木纤，是一种理想的 复合材料加强纤维；4.玄武岩纤维还具有优异的高温稳定性，随着温度升高，其各项力学 性能、物理和化学性能的下降幅度均小于无碱玻璃纤维。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生 的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种 名副其实的绿色、环保材料。
[0003] 拱式桥是一种使用广泛且历史悠久的桥梁结构型式。拱圈是拱式桥的主要承重结 构。拱圈按其横截面形式主要可分为板拱、肋拱、双曲拱和箱拱。按拱圈的材料可分为巧 工拱桥、钢拱桥、混凝±拱桥W及钢筋混凝±拱桥。随着科技进步，鉴于钢筋混凝±的优良 性能，多数新建拱桥采用钢筋混凝±拱圈结构型式。钢筋混凝±拱圈用钢筋绑扎成或焊接 成钢筋笼作为骨架，主要承担拱圈所受载荷的拉力部分，混凝±作为基体材料，主要承担拱 圈所受载荷的压力部分。随着科技进步，钢筋作为一种传统的金属材料，逐渐体现出不足： 1.与众多新型材料相比，其强度等力学性能较低，导致拱圈的力学性能较低；2.钢筋的耐 蚀性差，容易腐蚀；3.钢筋的上限使用温度较低，在高温下容易软化；4.钢筋的高温稳定性 较差，随着环境温度升高其各项性能指标下降幅度较大点钢筋是铁质金属材料，而混凝 ±是主含二氧化娃的无机材料，二者的相容性较差，上述几点不足均会减小钢筋混凝±拱 圈的使用性能和使用寿命。
[0004] 因此，如何利用具有优良性能的玄武岩纤维克服目前钢筋混凝±拱圈存在的问题 是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种玄武岩纤维板混凝±组合拱圈，该玄武岩纤 维板混凝±组合拱圈w玄武岩纤维板作为底板，其上固定有玄武岩纤维筋构成的玄武岩纤 维筋笼，混凝此玄武岩纤维筋笼作为增强材料，玄武岩纤维板与混凝±层结合紧密，没 有钢筋等金属材料，从而解决了钢筋混凝±拱圈存在的问题，进一步提高了拱圈的使用性 能和使用寿命。本发明的另一目的是提供一种玄武岩纤维板混凝±组合拱圈的制备方法。 本发明还有一个目的是提供一种使用上述玄武岩纤维板混凝±组合拱圈的拱式桥。
[0006] 为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0007] 一种玄武岩纤维板混凝±组合拱圈，包括由下到上的玄武岩纤维板W及混凝上 层，所述混凝±层中包括玄武岩纤维筋笼，所述玄武岩纤维筋笼与所述玄武岩纤维板固定 连接。
[000引一种玄武岩纤维板混凝±组合拱圈的制备方法，包括W下步骤：
[0009] 1)将纵向截面为弧形的玄武岩纤维板固定，所述玄武岩纤维板上固定连接有多根 与所述玄武岩纤维板垂直的垂直玄武岩纤维筋，将多根与所述玄武岩纤维板平行的平行玄 武岩纤维筋与多根所述垂直玄武岩纤维筋固定连接构成玄武岩纤维筋笼；
[0010] 2)W所述步骤1)中玄武岩纤维板为底模板，安装侧模板与顶模板形成容纳所述 玄武岩纤维筋笼的空腔，然后在所述侧模板和顶模板内表面涂抹脱模剂；
[0011] 3)往所述空腔内诱筑混凝± ;
[0012] 4)养护所述混凝±;
[0013] 5)拆除所述侧模板和顶模板，得到玄武岩纤维板混凝±组合拱圈。
[0014] 优选的，所述步骤1)中玄武岩纤维板的制备方法为
[0015] 1)将玄武岩纤维加工成玄武岩纤维纱线，将所述玄武岩纱线加工成具有网状结构 的玄武岩纤维板状织物；
[0016] 2)在模具内表面喷涂脱模剂，然后将步骤1)得到玄武岩纤维板状织物放置在模 具内，所述模具与所述玄武岩纤维板状织物接触的面的纵向截面为弧形，往所述玄武岩纤 维板状织物内填充热固性树脂粉末；
[0017] 3)打开模具的加热功能，将热固性树脂粉末烙化成热固性树脂液体，然后保温一 定时间，使得热固性树脂液体充分浸润玄武岩纤维板状织物；
[001引 4)关闭模具的加热功能，使热固性树脂液体冷却固化；
[0019] 5)拆除模具，得到纵向截面为弧形的玄武岩纤维板。
[0020] 优选的，所述玄武岩纤维中直径为0. 6ym~0. 9ym的玄武岩纤维的质量百分比 为60%~70%，直径为3ym~5ym的玄武岩纤维的质量百分比为30%~40%。
[0021] 优选的，所述玄武岩纤维板状织物的厚度为1.5cm~3cm，其中网格的直径为 80ym~120ym。
[0022] 优选的，所述模具包括加热箱和设置于所述加热箱上的4块侧面板，4块所述侧 面板相互连接与所述加热箱构成一个上面开口的箱体，所述加热箱的顶面的纵向截面为弧 形，所述加热箱上设置有使得导热油流入的进油口和使得导热油流出的出油口，所述进油 口通过油累与导热油池连通，所述出油口通过管道与导热油池连通，所述加热箱的4个侧 面与底面的外侧均包裹厚度为50mm~80mm的保温棉。
[0023] 优选的，质量百分比70 %~80 %的所述热固性树脂粉末的粒度大于等于325目， 所述热固性树脂为环氧树脂或酪醒树脂。
[0024] 优选的，所述热固性树脂液体的保温温度为220°C~260°C，保温时间为20min~ 40min。
[0025] 优选的，所述步骤1)中玄武岩纤维筋通过浸溃有热固性树脂液体的玄武岩纤维 布与所述玄武岩纤维板连接，当所述热固性树脂液体固化后，使得所述玄武岩纤维筋固定 在所述玄武岩纤维板上。
[0026] 一种拱式桥，包括拱圈，所述拱圈为上述方案所述的玄武岩纤维板混凝±组合拱 圈或上述方案所制备的玄武岩纤维板混凝±组合拱圈。
[0027] 本发明的有益技术效果为：
[002引 1.本发明W玄武岩纤维板作为玄武岩纤维板混凝上组合拱圈的底板，W玄武岩纤 维筋构成的玄武岩纤维筋笼作为混凝±的骨架，二者结合组成一个一体的、立体的拱圈用 骨架，由于玄武岩纤维具有多种优良性能，使得由玄武岩纤维制成的玄武岩纤维板和玄武 岩纤维筋同样具有较高的强度、硬度、隔音、防火、保温、耐酸耐碱W及高温稳定性等性能， 从而解决了钢筋混凝±拱圈存在的问题，进一步提高了拱圈的使用性能和使用寿命，进而 提高了拱式桥的使用性能和使用寿命。
[0029] 2.本发明采用特殊的玄武岩纤维板制备方法：先将玄武岩纤维加工成玄武岩纤 维纱线，再将玄武岩纱线加工成具有网状结构的玄武岩纤维板状织物，利用热固性树脂粉 末加热固化，得到玄武岩纤维板。虽然原料仍然为玄武岩纤维，但在制板前对其进行了预处 理，将松散的、相互之间没有连接的玄武岩纤维加工成玄武岩纤维纱线，再将玄武岩纤维纱 线加工成具有一定形状的、立体的、多层网状结构的玄武岩纤维板状织物，提高了玄武岩纤 维之间相互连接，使得玄武岩纤维板状织物能够更好地充当玄武岩纤维板的骨架，