CN111231372A - 一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法 - Google Patents

一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法，该盖板包括盖板本体，所述盖板本体包括面板层和格栅层，所述格栅层位于所述面板层底部，所述盖板本体相对的两端分别设有接头和接口，所述接头用于与相邻所述盖板本体上的所述接口插接，所述接口用于与相邻所述盖板本体上的所述接头插接，所述面板层为短纤维增强树脂基复合材料构件或颗粒增强树脂基复合材料构件，所述格栅层、所述接头和所述接口均为纤维增强树脂基复合材料构件，所述面板层、所述格栅层、所述接头和所述接口为一体成型结构件。本发明所述的复合材料盖板为一体成型的复合材料结构件，自重轻，强度高，不易朽烂，生产快速，有利于桥梁的减重。

Description

一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，特别是涉及一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法。
背景技术
桥梁上通常设有线缆槽、水沟等槽体，其上需要设置盖板形成平整面。以铁路桥梁为例，铁路水沟、线缆槽盖板作为铁路工程不可或缺的附属设施，主要承担人群荷载、养护维修时的小型临时荷载。随着我国高速铁路的快速发展，笨重、易锈蚀且不易于施工及维护的金属盖板逐渐淘汰，现在主要使用普通C40混凝土和活性粉末混凝土(RPC)盖板。普通C40混凝土盖板质量较金属盖板轻，大大减轻了桥面二期恒载，减轻了安装难度，但其脆性大，抗载荷力能力低；RPC盖板的承载力更高，与普通C40混凝止盖板相比，RPC盖板有了长足的进步，但仍然存在产品脆性大，抗弯能力低，施工搬运过程易脆断、掉块。
无论是现有的普通C40混凝土盖板还是RPC盖板均为混凝土结构板，一方面易脆断、掉块，另一方面还是存在混凝土结构板自重较重，不利于桥梁减重。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的无论是现有的普通C40混凝土盖板还是RPC盖板均为混凝土结构板，一方面易脆断、掉块，另一方面还是存在混凝土结构板自重较重，不利于桥梁减重的问题，提供一种桥梁用复合材料盖板及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种桥梁用复合材料盖板，包括盖板本体，所述盖板本体包括面板层和格栅层，所述格栅层位于所述面板层底部，所述盖板本体相对的两端分别设有接头和接口，所述接头用于与相邻所述盖板本体上的所述接口插接，所述接口用于与相邻所述盖板本体上的所述接头插接，所述面板层为短纤维增强树脂基复合材料构件或颗粒增强树脂基复合材料构件，所述格栅层、所述接头和所述接口均为纤维增强树脂基复合材料构件，所述面板层、所述格栅层、所述接头和所述接口为一体成型结构件。
优选地，所述面板层的厚度为2mm-5mm。
优选地，所述面板层为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂短切纤维纱形成的短纤维增强树脂基复合材料构件；
或者所述面板层为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂石英砂和/或碳酸钙形成的颗粒增强树脂基复合材料构件。
优选地，所述格栅层为拉挤格栅层或者模塑格栅层。
优选地，所述格栅层、所述接头和所述接口均为不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维中的一种或多种形成的纤维增强树脂基复合材料构件。
优选地，所述不饱和树脂或者所述环氧树脂中添加增强剂、增韧剂、阻燃剂或者绝缘剂中的一种或多种。
优选地，所述面板层顶面设有若干个突起。
本发明还提供了一种如权利要求以上所述的桥梁用复合材料盖板的制作方法，将所述盖板本体一次性拉挤成型制成半成品，然后将所述半成品放入模具中成型表面突起。
优选地，包括以下步骤：
A、引出纤维纱和增强织物，经过导纱板进入树脂槽浸胶，所述导纱板的导纱形状为所述盖板本体截面形状；
B、浸胶后的所述纤维纱和所述增强织物进入预成型模具预成型为纤维带；
C、所述纤维带进入成型模具，经过预热、凝胶和固化成型；
D、当所述纤维带达到生产所需尺寸时，使用切割部件进行定长切割，获得复合材料盖板坯板。
优选地，包括以下步骤：
a、在表面模具上涂抹氟碳树脂，所述表面模具上具有凹槽；
b、将所述坯板扣入所述表面模具中，使所述坯板顶面完全接触所述氟碳树脂；
c、待所述氟碳树脂固化成型所述复合材料盖板成品。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的复合材料盖板，为一体成型的复合材料结构件，自重轻，强度高，不易朽烂，生产快速，有利于桥梁的减重；
2、本发明所述的复合材料盖板，通过相邻所述盖板本体的所述接头和所述接口插接，连接部位强度可靠，不需要螺栓等方式连接，能够方便铺装，安装设置效率高，当桥上所有盖板铺装完毕后，所有的盖板全部连接为一个整体；
3、本发明所述的复合材料盖板，通过所述格栅层为主体承载层，一方面可根据盖板的跨距而进行选型设计，另一方面是按规范标准设计，可满足道路实际使用要求；
4、本发明所述的复合材料盖板，所述面板层顶面设有若干个氟碳树脂突起，所述突起能够防滑，所述突起与所述盖板本体一体成型，能够自带颜色(不需二次喷漆)和自清洁免维护。
附图说明
图1是本发明所述的盖板的立体结构示意图；
图2是本发明所述的盖板的平面结构示意图；
图3是多个盖板连接关系示意图；
图4是本发明所述的桥梁用复合材料盖板的制作设备示意图。
图标：1-面板层，2-格栅层，3-接头，4-接口，5-纤维纱架体，6-增强织物架体，7-导纱板，8-树脂槽，9-成型模具，10-牵引部件，11-切割部件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-3所示，本发明所述的一种桥梁用复合材料盖板，包括盖板本体。
所述盖板本体包括面板层1和格栅层2，所述格栅层2位于所述面板层1底部，所述盖板本体相对的两端分别设有接头3和接口4，所述接头3用于与相邻所述盖板本体上的所述接口4插接，所述接口4用于与相邻所述盖板本体上的所述接头3插接。
所述面板层1为短纤维增强树脂基复合材料构件或颗粒增强树脂基复合材料构件；具体地，所述面板层1为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂短切纤维纱形成的短纤维增强树脂基复合材料构件，或者所述面板层1为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂石英砂和/或碳酸钙形成的颗粒增强树脂基复合材料构件。
所述格栅层2、所述接头3和所述接口4均为纤维增强树脂基复合材料构件；具体地，所述格栅层2、所述接头3和所述接口4均为不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维中的一种或多种形成的纤维增强树脂基复合材料构件；所述不饱和树脂或者所述环氧树脂中添加增强剂、增韧剂、阻燃剂或者绝缘剂中的一种或多种，以获取增强、增韧、阻燃、绝缘等功能。
所述面板层1、所述格栅层2、所述接头3和所述接口4为一体成型结构件。
其中，所述面板层1的厚度为2mm-5mm，所述面板层1顶面设有若干个突起，所述格栅层2为拉挤格栅层或者模塑格栅层。
实施例2
如图1-4所示，本发明所述的一种桥梁用复合材料盖板的制作方法，用于制造如实施例1所述的一种桥梁用复合材料盖板，包括以下步骤：
步骤一、材料准备
配制树脂胶液，准备纤维纱和增强织物；
所述树脂胶液为不饱和树脂胶液，其质量配比为：不饱和树脂基体，100份，碳酸钙粉末，20份，氢氧化铝粉末，5份，内脱模剂，3份，固化剂，3份；
所述纤维纱为E-玻纤连续纱，具体为4800TEX；
所述增强织物为连续玻璃毡，所述连续玻璃毡克重300g/m2；
步骤二、排纱和模具准备
将所述纤维纱放置在纤维纱架体5上，将所述增强织物放置在增强织物架体6上，引出所述纤维纱和所述增强织物，经过导纱板7进入预成型模具；
在设备架上安装树脂槽8，所述树脂槽8用于容纳所述不饱和树脂胶液，所述树脂槽8位于所述导纱板7和所述预成型模具之间；
在设备架上安装成型模具9，所述成型模具9包括前区加热装置、中区加热装置和后区加热装置，所述成型模具9包括前、中、后区加热装置的加热温度应稳定在设计温度范围内；
步骤三、预成型
所述纤维纱和所述增强织物经过导纱板7进入所述树脂槽8，完成浸渍后再进入所述预成型模具；
所述导纱板7的导纱形状为所述盖板本体截面形状(如图2所示)；
预成型的作用是引导浸胶后的呈扁平带状的纤维带逐渐演变成最接近拉挤产品的形状，同时挤去所述纤维带中多余的树脂，并排除带入所述纤维带中的气泡，以获得结构致密的拉挤制品；
步骤四、成型
所述纤维带从所述预成型模具中拉出后，进入所述成型模具9，在所述成型模具9中固化成型后从所述成型模具9中拉出，所述纤维带在所述成型模具9中依次经过所述前区加热装置、所述中区加热装置和所述后区加热装置，所述前区加热装置用于预热，温度为155℃，所述中区加热装置用于凝胶，温度为185℃，所述后区加热装置用于固化成型，温度为210℃；
所述纤维带的拉动由牵引部件10提供动力；
所述成型模具9的长度为0.5m-1.55m，具体长度取决于需要的所述纤维带产品的厚度、拉挤速度和树脂体系的化学反应特性等因素；
步骤五、切割
当所述纤维带达到生产所需尺寸时，使用切割部件11进行定长切割，获得复合材料盖板坯板；
步骤六、设置表面模具
将所述表面模具表面均匀涂抹至少两遍美光-005脱模蜡，并抛光；
步骤七、倒入胶液
将混合好的氟碳树脂AB组分倒入所述表面模具中并使用工具涂抹均匀；
所述氟碳树脂的质量配比为，组分A∶组分B∶石英砂＝100∶100∶25；
所述氟碳树脂覆盖所述表面模具花纹内腔凹槽，并突出2mm-3mm，所述氟碳树脂层的总高度为5mm；
步骤八、成型突起
将步骤五制得的所述坯板扣入所述表面模具中，使所述坯板顶面完全接触所述氟碳树脂，在所述氟碳树脂固化前勿移动；
步骤九、常温或者加热固化
常温固化约3h后即可脱模取出所述复合材料盖板，若升温可使得该过程时间缩短；
步骤十、后处理
修边打磨，得到所述复合材料盖板成品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁用复合材料盖板，包括盖板本体，其特征在于，所述盖板本体包括面板层(1)和格栅层(2)，所述格栅层(2)位于所述面板层(1)底部，所述盖板本体相对的两端分别设有接头(3)和接口(4)，所述接头(3)用于与相邻所述盖板本体上的所述接口(4)插接，所述接口(4)用于与相邻所述盖板本体上的所述接头(3)插接，所述面板层(1)为短纤维增强树脂基复合材料构件或颗粒增强树脂基复合材料构件，所述格栅层(2)、所述接头(3)和所述接口(4)均为纤维增强树脂基复合材料构件，所述面板层(1)、所述格栅层(2)、所述接头(3)和所述接口(4)为一体成型结构件。
2.根据权利要求1所述的复合材料盖板，其特征在于，所述面板层(1)的厚度为2mm-5mm。
3.根据权利要求1所述的复合材料盖板，其特征在于，所述面板层(1)为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂短切纤维纱形成的短纤维增强树脂基复合材料构件；
或者所述面板层(1)为氟碳树脂、不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂石英砂和/或碳酸钙形成的颗粒增强树脂基复合材料构件。
4.根据权利要求1所述的复合材料盖板，其特征在于，所述格栅层(2)为拉挤格栅层或者模塑格栅层。
5.根据权利要求1所述的复合材料盖板，其特征在于，所述格栅层(2)、所述接头(3)和所述接口(4)均为不饱和树脂或者环氧树脂中的一种掺杂玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维中的一种或多种形成的纤维增强树脂基复合材料构件。
6.根据权利要求5所述的复合材料盖板，其特征在于，所述不饱和树脂或者所述环氧树脂中添加增强剂、增韧剂、阻燃剂或者绝缘剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合材料盖板，其特征在于，所述面板层(1)顶面设有若干个突起。
8.一种如权利要求7所述的桥梁用复合材料盖板的制作方法，其特征在于，将所述盖板本体一次性拉挤成型制成半成品，然后将所述半成品放入模具中成型表面突起。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、引出纤维纱和增强织物，经过导纱板(7)进入树脂槽(8)浸胶，所述导纱板(7)的导纱形状为所述盖板本体截面形状；
B、浸胶后的所述纤维纱和所述增强织物进入预成型模具预成型为纤维带；
C、所述纤维带进入成型模具(9)，经过预热、凝胶和固化成型；
D、当所述纤维带达到生产所需尺寸时，使用切割部件(11)进行定长切割，获得复合材料盖板坯板。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在表面模具上涂抹氟碳树脂，所述表面模具上具有凹槽；
b、将所述坯板扣入所述表面模具中，使所述坯板顶面完全接触所述氟碳树脂；
c、待所述氟碳树脂固化成型所述复合材料盖板成品。
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