CN104691026A - 用于支撑结构的复合管及其制法 - Google Patents
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Abstract
一种用于支撑结构的复合管：包含一具有凹凸内表面的内管体及一包覆于该内管体外表面的外壳，该外壳包括一以纤维线为主体缠绕形成的纤维结构层。借由本发明用于支撑结构的复合管，能够解决移除心轴的问题，容易制造，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于支撑结构的管材，特别是涉及一种用于支撑结构的复合管及其制法。
背景技术
一般建筑物使用的支撑结构通常由金属材料制成，然而金属材料具有易锈蚀且单位体积重量高的缺点。因而有些替代材料逐渐被开发出来，例如美国专利第US6,189,286号公开一种纤维强化的复合材料结构构件，该构件包含一由聚合物及埋设在聚合物内的纤维共同形成的外壳及一由在该外壳内固化的混凝土形成的混凝土芯，能够具有质量轻且不易腐蚀的优点。该外壳主要由纤维线缠绕而成，其制作方法是先将纤维线附着有聚合物黏合剂，再将纤维线缠绕于一心轴上且以相对于该心轴的轴向相交一个或多个预定的角度有规则地缠绕，例如与该轴向呈10度和90度分层缠绕，缠绕出一定厚度且待黏合剂固化后，即可形成该外壳。该外壳需要与该心轴分离后才能呈中空管状以容置混凝土。
由于该外壳的内表面以设有肋的凸出结构较佳，如此才能使外壳与该混凝土芯形成机械结合互锁的机构，使该外壳与该混凝土芯不易分离。但是，要在该外壳的内表面形成凸出结构，所使用的心轴表面也会有对应的凹凸结构，才能将该心轴表面的凹凸结构转写至该外壳的内表面，然而如此制作方法会使得该外壳成形后不易与该心轴分离。
再者，纤维线必须与该心轴呈一定角度(不能为0度)才能缠绕在心轴上，所以纤维线无法沿该心轴的轴向设置，对于加强轴向劲度仍有不足。
发明内容
本发明的一目的，在于提供一种容易移除心轴的用于支撑结构的复合管及其制法。
本发明的另一目的，在于提供一种可以缠绕设置轴向纤维线的用于支撑结构的复合管及其制法。
本发明用于支撑结构的复合管：包含一具有凹凸内表面的内管体及一包覆于该内管体外表面的外壳，该外壳包括一以纤维线为主体缠绕形成的纤维结构层。
本发明所述的用于支撑结构的复合管，其中该纤维结构层的至少一部分纤维线沿该内管体的轴向设置。
本发明所述的用于支撑结构的复合管，其中该内管体的两个端缘分别形成有多个沿对应端缘间隔设置的凸出部以供所述纤维线缠绕而能沿该内管体的轴向设置。
本发明所述的用于支撑结构的复合管，其中该内管体的内、外表面都具有凹凸纹路，且该外壳还包括一填补该内管体外表面的凹处的填充层，而使该填充层介于该内管体与该纤维结构层之间。
本发明所述的用于支撑结构的复合管，其中形成该纤维结构层的纤维线结合有树脂材料以使该纤维结构层固结为一体。
本发明用于支撑结构的复合管的制法，步骤包含：
制备一具有凹凸内表面的内管体；
将浸附有未固化的树脂材料的纤维线有规则地缠绕于该内管体上以包覆该内管体的外表面；及
待所述树脂材料固化而与所述纤维线共同形成一纤维结构层。
本发明所述的用于支撑结构的复合管的制法，其中该内管体的两个端缘分别形成有多个沿对应端缘间隔设置的凸出部，且其中至少一部分纤维线利用来回缠绕位于该内管体的两个端缘的凸出部而沿该内管体的轴向设置。
本发明所述的用于支撑结构的复合管的制法，其中该内管体的内、外表面都具有环绕该内管体的轴心设置的凹凸纹路，且所述纤维线缠绕时先将该内管体外表面的凹处填满。
本发明所述的用于支撑结构的复合管的制法，其中该内管体的内、外表面都具有环绕该内管体的轴心设置的凹凸纹路，且在缠绕所述纤维线前，先填补该内管体外表面的凹处形成一填充层，再缠绕所述纤维线。
本发明的有益效果在于：本发明用于支撑结构的复合管能够解决移除心轴的问题，容易制造，节省成本。进一步地，可以利用凸出部使纤维线能够沿该轴向设置，从而能够加强复合管在轴向的劲度，能减少轴向与横向钢筋的用量，以降低施工的难易度，及增加混凝土抗压强度。
附图说明
图1是一示意图，说明本发明用于支撑结构的复合管的一实施例；
图2是一截面示意图，说明该实施例的结构；
图3是一立体图，说明该实施例的一内管体；
图4是一立体图，说明该实施例的内管体的凸出部；
图5是一立体图，说明该实施例的内管体；
图6是一立体图，说明该实施例的内管体的另一实施态样；
图7是一立体图，说明该实施例的内管体的凸出部的另一实施态样；
图8是图7的局部放大图；
图9是一示意图，说明该实施例的内管体的径向截面形状的一实施态样；
图10是一示意图，说明该实施例的内管体的径向截面形状的另一实施态样；
图11是一立体图，说明该实施例的纤维线缠绕方式；
图12是一立体图，说明该实施例的纤维线沿轴向缠绕；及
图13是一示意图，说明该实施例所使用的治具。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1与图2，本发明用于支撑结构的复合管100的一实施例包含一具有凹凸内表面11的内管体1及一包覆于该内管体1外表面12的外壳2。该外壳2包括一以纤维线211为主体缠绕形成的纤维结构层21及一填补该内管体1外表面12的凹处的填充层22。在本实施例中，该纤维结构层21的纤维线211其中一部分沿该内管体1的轴向A设置、一部分垂直该轴向A设置、一部分与该轴向A夹一角度斜向缠绕，纤维线211相对于该轴向A缠绕的角度及缠绕的厚度视该复合管100所需的支撑强度而调整。
以下配合制法具体说明本实施例：
参阅图3至图5，制备一具有凹凸内表面11的内管体1，该内管体1的两个端缘13分别形成有多个沿对应端缘13间隔设置的凸出部14。在本实施例中，该内管体1为一皱折的管体，在其内、外表面11、12都具有环绕该内管体1的轴向A设置的凹凸纹路，也就是内、外表面11、12互为凹凸，在该内表面11的凸处为在该外表面12的凹处，而在该内表面11的凹处为在该外表面12的凸处。所述凸出部14如齿状排列于所述端缘13并由对应的端缘13沿该轴向A往外延伸，且两端的凸出部14相对称。在本实施例中，该内管体1外表面12的凹处进一步填补树脂形成一填充层22(见图2)，以将该外表面12填平。该填充层22并不限于以树脂形成，也可以例如用预浸树脂的纤维布包覆形成，或者亦可不使用填充层22，而直接以纤维线211(见图11)缠绕填满即可。此外，如图6所示，该内管体1也可只有内表面11为凹凸表面，而外表面12为平整表面。另参阅图7与图8，所述凸出部14也可以是由对应的端缘13沿径向往外延伸。参阅图9与图10，该内管体1并不限于径向截面为圆形的管体，也可以如图9所示为四边形或如图10所示为五边形等的多边形管体。该内管体1可以由金属材料，例如铁、钢、镀锌钢、铝合金等，或塑料材料制成。
参阅图11与图12，将该内管体1设置于一缠绕机的心轴3上，使该内管体1可以借由该心轴3带动而绕该轴向A转动。其中，该内管体1可以利用治具4(见图13)固定在该心轴3上，治具4可举例如以外径大致与该内管体1的内径相配合的金属盘为本体41且于该本体41外周包覆一止滑层42，在该本体41上形成一用以穿入该心轴3一端的连接杆31的中心孔411及多个用以穿入螺栓(未图示)的螺栓孔412。当该心轴3穿入该内管体1后，再将两个治具4分别由该心轴3两端置入该内管体1的两端口内，治具4的中心孔411可供心轴3的连接杆31穿入而使本体41可以抵靠于该心轴3的端面32，并利用螺栓将治具4与心轴3锁接固定。而且治具4与该内管体1紧配合固定，并利用止滑层42增加摩擦力，使该内管体1通过所述治具4能由该心轴3带动而转动。将浸附有未固化的树脂材料(未示出)的纤维线211有规则地缠绕于该内管体1上以包覆该内管体1的外表面12。如前所述，若该内管体1的外表面12具有凹纹且未填补时，可使纤维线211先缠绕外表面12的凹处以将凹处填满，再依据设定的缠绕角度，即相对于该轴向A的角度，规则地缠绕。若该内管体1的外表面12本身为平整表面或已填补填充层22，即可将纤维线211依据设定的缠绕角度规则地缠绕。其中至少一部分纤维线211利用来回缠绕位于该内管体1的两个端缘13的凸出部14而沿该内管体1的轴向A设置。纤维线211的缠绕方式可利用现有的缠绕成型法技艺来设计及实施，当然，若不需要沿轴向A设置纤维线211也可以实施，而且若不使纤维线211沿轴向A设置时，可以使用没有凸出部14的内管体(未图示)。将纤维线211缠绕出预定厚度后，待所述树脂材料固化而与所述纤维线211共同形成一纤维结构层21，也就是说，形成该纤维结构层21的纤维线211结合有树脂材料以使该纤维结构层21固结为一体。纤维线211的材料可例如碳纤维、玻璃纤维等，树脂材料以热固性树脂较佳。
当该纤维结构层21固结形成后即形成该外壳2结构并完成该复合管100的制作，移除治具4后，即可将该复合管100与该心轴3分离。由于该内管体1与该心轴3之间不会有树脂材料黏结的问题，而容易将两者分离，而且该心轴3不会被破坏，能够重复使用，减少成本。
该复合管100可用于建筑物的支撑结构，其中空处可以填充例如混凝土的填充材料以增加整体的支撑强度，借由该内管体1的凹凸内表面11可以与填充材料产生良好的机械结合及力量传递。该外壳2的填充层22填满该内管体1外表面12的凹处或由该纤维结构层21直接填满凹处，可使该纤维结构层21与该内管体1之间没有空隙以确保该内管体1与该纤维结构层21之间的力量传递不会有障碍。
值得一提的是，在本实施例中，利用所述凸出部14可使纤维线211能够沿该轴向A设置，如此能够加强该复合管100在轴向A的劲度，即能减少轴向钢筋的用量，而且纤维线211也有多种角度的缠绕而能够减少横向钢筋的用量，从而降低施工的难易度，及增加混凝土抗压强度。
综上所述，本发明用于支撑结构的复合管100能够解决移除心轴3的问题，容易制造，节省成本。进一步地，可以利用凸出部14使纤维线211能够沿该轴向A设置，从而能够加强复合管100在轴向A的劲度，能够减少轴向及横向钢筋的用量，以降低施工的难易度，及增加混凝土抗压强度。
Claims (9)
1.一种用于支撑结构的复合管；其特征在于：该用于支撑结构的复合管包含一具有凹凸内表面的内管体及一包覆于该内管体外表面的外壳，该外壳包括一以纤维线为主体缠绕形成的纤维结构层。
2.根据权利要求1所述的用于支撑结构的复合管，其特征在于：该纤维结构层的至少一部分纤维线沿该内管体的轴向设置。
3.根据权利要求2所述的用于支撑结构的复合管，其特征在于：该内管体的两个端缘分别形成有多个沿对应端缘间隔设置的凸出部以供所述纤维线缠绕而能沿该内管体的轴向设置。
4.根据权利要求1所述的用于支撑结构的复合管，其特征在于：该内管体的内、外表面都具有凹凸纹路，且该外壳还包括一填补该内管体外表面的凹处的填充层，而使该填充层介于该内管体与该纤维结构层之间。
5.根据权利要求1所述的用于支撑结构的复合管，其特征在于：形成该纤维结构层的纤维线结合有树脂材料以使该纤维结构层固结为一体。
6.一种用于支撑结构的复合管的制法，步骤包含：
制备一具有凹凸内表面的内管体；
将浸附有未固化的树脂材料的纤维线有规则地缠绕于该内管体上以包覆该内管体的外表面；及
待所述树脂材料固化而与所述纤维线共同形成一纤维结构层。
7.根据权利要求6所述的用于支撑结构的复合管的制法，其特征在于：该内管体的两个端缘分别形成有多个沿对应端缘间隔设置的凸出部，且其中至少一部分纤维线利用来回缠绕位于该内管体的两个端缘的凸出部而沿该内管体的轴向设置。
8.根据权利要求6或7所述的用于支撑结构的复合管的制法，其特征在于：该内管体的内、外表面都具有环绕该内管体的轴心设置的凹凸纹路，且所述纤维线缠绕时先将该内管体外表面的凹处填满。
9.根据权利要求6或7所述的用于支撑结构的复合管的制法，其特征在于：该内管体的内、外表面都具有环绕该内管体的轴心设置的凹凸纹路，且在缠绕所述纤维线前，先填补该内管体外表面的凹处形成一填充层，再缠绕所述纤维线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |