CN104310947A - 一种纤维增强复合材料地脚螺栓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维增强复合材料地脚螺栓，其具有内芯和外层结构，内芯材料为芳纶纤维增强复合材料，外层材料为玄武岩纤维增强复合材料，内芯和外层的直径比为3:4；该纤维增强复合材料地脚螺栓具有较强的耐腐蚀性能河在风荷载等低应力循环作用下疲劳性能，使用寿命长。

Description

一种纤维增强复合材料地脚螺栓

技术领域

本发明涉及土建交通、电力等基础设施建设用材料技术领域，具体说是一种纤维增强复合材料地脚螺栓。

背景技术

地脚螺栓作为建筑基础与上部结构连接的重要工具，在使用过程中的腐蚀一直是制约其在特殊环境，如酸性、碱性化工厂，临海高盐地区使用的瓶颈问题。针对钢地脚螺栓在上述环境下使用的局限性，中国专利申请CN103435324A公开了一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，提出了以纤维增强复合材料代替钢材，用拉挤成型的纤维增强复合材料地脚螺栓代替普通钢地脚螺栓，该地脚螺栓的材料为玄武岩纤维，该玄武岩纤维的原料包括玄武矿石、石灰石和焦炭，按照质量，其配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%，所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。玄武岩纤维材料地脚螺栓具有轻质高强、绝缘、耐高温和耐腐蚀的性能。与传统建设材料钢材相比，纤维增强复合材料（FRP）具有轻质、高强、耐久性好、便捷施工等一系列优点，近年来FRP在土建交通和电力等基础设施领域得到了越来越多的关注和应用。

综合考虑材料性能和经济性要求，玄武岩纤维复合材料以其良好的综合性能和经济性成为复合材料地脚螺栓的首选，但是，纯玄武岩纤维地脚螺栓在某些力学性能上存在不足，不能完全适应于地脚螺栓在使用过程中螺栓抗拔出、抗腐蚀和耐疲劳破坏等破坏模式，有必要进一步提高纤维增强复合材料（FRP）地脚螺栓的抗拉承载力和抗疲劳破坏等方面性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种简单、高效的纤维增强复合材料地脚螺栓。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种纤维增强复合材料地脚螺栓，该地脚螺栓具有芳纶纤维增强复合材料的内芯和玄武岩纤维增强复合材料的外层,构成内芯和外层结构的纤维增强复合材料经过一次固化成型制成地脚螺栓，内芯和外层的直径比为3:4。内芯采用的芳纶纤维具有超强的抗弯、抗折、抗冲击、耐紫外线、耐磨损能力，可以有效提高地脚螺栓在风荷载等低应力循环作用下疲劳性能；外层采用的玄武岩纤维材料，其与混凝土粘结性能良好，可以有效提升地脚螺栓的抗拔能力。

所述芳纶纤维增强复合材料有芳纶纤维与基体材料环氧树脂组成，所述玄武岩纤维增强复合材料由玄武岩纤维与基体材料环氧树脂组成。

进一步的方案中，所述芳纶纤维增强复合材料中芳纶纤维的体积百分比含量为60-70%，最优的体积百分比含量为65%，玄武岩纤维增强复合材料中玄武岩纤维的体积百分比含量为70-80%，最优的体积百分比含量为75%；外层较高的含纱量增加了密实度，减少了树脂用量，这样就减少了地脚螺栓的吸湿率，能有效的阻止水分等腐蚀介质进入地脚螺栓内芯，大大提高了地脚螺栓的耐腐蚀性能，增加了使用寿命。

上述纤维增强复合材料地脚螺栓的制备方法：内层纱架上是芳纶纤维，外层纱架上是玄武岩纤维，经牵引机通过环氧树脂浸胶槽后进入地脚螺栓模型，然后通过高温催化固化室，成型后通过牵引机拉出。

本发明具有以下突出的有益效果：

本发明提出的纤维增强复合材料地脚螺栓是通过采用芳纶纤维作为内芯，玄武岩纤维作为外层，内外层采用不同的含纱量，经过挤压一次固化成型形成混杂纤维地脚螺栓。玄武岩纤维与混凝土粘结性能良好，可以有效提升地脚螺栓的抗拔能力；同时玄武岩纤维耐酸碱盐性能优良，外层较高的含纱量增加了密实度，减少了树脂用量，这样就减少了地脚螺栓的吸湿率，可以有效地阻止水分等腐蚀介质进入地脚螺栓内芯，大大提高了地脚螺栓的耐腐蚀性能，增加了使用寿命；芳纶纤维作为内芯，其超强的抗弯、抗折、抗冲击、耐紫外线、耐磨损能力，可以有效提高地脚螺栓在风荷载等低应力循环作用下疲劳性能。

附图说明

图1是本发明的纤维增强复合材料地脚螺栓的横剖面结构示意图； 

图2为本发明地脚螺栓生产工艺流程图；

图中，1-纤维增强复合材料地脚螺栓内芯，2-纤维增强复合材料地脚螺栓外层；3-玄武岩纤维，4-芳纶纤维，5-环氧树脂浸胶槽，6-地脚螺栓模型，7-高温催化固化室。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:

参见图1，一种纤维增强复合材料地脚螺栓，具有内芯1和外层2，所述内芯1的材料为芳纶纤维，外层2的材料为玄武岩纤维，经过一次固化成型制成；内芯1纤维纱体积百分比含量为65%；外层纤维纱体积百分比含量75%。

参见图2，上述纤维增强复合材料地脚螺栓的制备方法：内层纱架上是芳纶纤维4，外层纱架上是玄武岩纤维3，经牵引机通过环氧树脂浸胶槽5后进入地脚螺栓模型6，然后通过高温催化固化室7，成型后通过牵引机拉出。

玄武岩纤维本身具有超强的耐腐蚀性能，同时外层2较高的含纱量增加了密实度，减少了树脂用量，这样就减少了地脚螺栓的吸湿率，能有效的阻止水分等腐蚀介质进入地脚螺栓内芯1，大大提高了地脚螺栓的耐腐蚀性能，增加了使用寿命。

芳纶纤维超强的抗弯、抗折、抗冲击、耐紫外线、耐磨损能力，可以有效提高地脚螺栓在风荷载等低应力循环作用下疲劳性能。

根据以上设计生产出来的混杂地脚螺栓，可以满足常规地脚螺栓的受力，同时在酸碱盐地区有更好地适应性。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种纤维增强复合材料地脚螺栓，其特征在于，该地脚螺栓具有芳纶纤维增强复合材料的内芯和玄武岩纤维增强复合材料的外层。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料地脚螺栓，其特征在于，所述内芯和外层的直径比为3:4。

3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料地脚螺栓，其特征在于，所述芳纶纤维增强复合材料由芳纶纤维与基体材料环氧树脂组成，所述玄武岩纤维增强复合材料由玄武岩纤维与基体材料环氧树脂组成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纤维增强复合材料地脚螺栓，其特征在于，所述芳纶纤维增强复合材料中芳纶纤维的体积百分比含量为60-70%，玄武岩纤维增强复合材料中玄武岩纤维的体积百分比含量为70-80%。

5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料地脚螺栓，其特征在于，所述芳纶纤维增强复合材料中芳纶纤维的体积百分比含量为65%，所述玄武岩纤维增强复合材料中玄武岩纤维的体积百分比含量为75%。