CN113106600B - 一种管状间隔织物增强复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管状间隔织物增强复合材料，由一体成型管状间隔织物与混凝土复合而成，管状间隔织物的内外面在混凝土管内外面位置。不存在接头，两层管状织物间有连续长丝连接，形成具有一定壁厚的三维一体管状结构织物，无论在轴向还是径向，其整体性更好，混凝土浇筑于间隔织物的内外层之间，内外层织物可起到约束增强内部混凝土的作用，由于长丝沿管状的圆周方向和长轴方向保持连续，因此其增强混凝土管的承载承压能力很强，可有效提高承载承压能力50％以上，且不易开裂解体，安全系数更高。另外，管状间隔织物可以起到抑制开裂，减少裂纹扩展，可提高混凝土管的使用寿命。

Description

一种管状间隔织物增强复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高性能纤维增强复合材料，特别涉及一种管状间隔织物增强复合材料的制备方法。
背景技术
混凝土以其可靠、价廉以及良好的力学性能，已经成为世界上最广泛使用的建筑材料，但是也有明显的弱点，就是脆性，容易开裂破碎。管状混凝土是常见的混凝土建材形式。
为了克服上述缺陷，目前有增强措施的管状混凝土，所采用的增强形式以纤维和钢筋结构为常见形式：纤维不连续，增强效果有限；钢筋易腐蚀，且质量较大。3)也有采用织物增强混凝土柱，例如在CN201810361988.2(一种织物混凝土组合砌块及制备方法)中将织物拼接成单层管，用于增强混凝土柱，但由于拼接部分不连续，是承载的薄弱环节；也有采用一体成型管状织物增强混凝土(202010453945.4)，但仅采用单层管状织物作为增强体，未能实现多层管状织物的增强作用；也有专利(201921953501.6)公开了织物增强管状混凝土，采用嵌套管状织物的形式增强混凝土，以单层管形式存在，各个织物套管之间仅通过填充物连接，但无实质性纤维连接，因此整体结构的稳定性有限。
发明内容
本发明提供一种管状间隔织物增强复合材料的制备方法。
一种管状间隔织物增强复合材料，由一体成型管状间隔织物与混凝土复合而成，管状间隔织物的内外面在混凝土管内外面位置。
管状间隔织物是由内外两层织物和间隔丝构成，内外两层织物由经丝和纬丝按照一定规律交织形成；纬丝沿z向螺旋上升；间隔丝交替穿过内外面层交织点，沿z向螺旋上升。
间隔织物中内外面层组织优选平纹和斜纹结构。
混凝土浇筑到间隔管状织物的间隔层后，得到管状间隔织物增强水泥基材料。经丝沿圆周方向等间距排列；
纬丝沿z方向等间距螺旋排列；
间隔丝沿圆周方向交替穿过内外面层交织点，且总体沿轴向螺旋上升。
经丝的间距以1-10mm为最优选择；
纬丝的螺距以1-10mm为最优选择；
内外面层织物间距为2-20cm。
经丝和纬丝选用高模长丝，优选玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等无机长丝形成的长丝束，以便使得面层具有较好的增强效果和抑制开裂的效果；
间隔丝选用粗旦高模长丝，优选POM、UHMEPE、PET、PP等有机长丝，以便起到支撑内外面层织物的作用，发挥整体增强混凝土的功能。
经丝和纬丝的直径为0.1-1mm，间隔丝的直径为经丝直径的2-5倍。
管状间隔织物的成型方法，包括以下步骤：
(1)经丝按圆周排列，在径向按平纹或斜纹组织规律与纬丝交织；
(2)按圆周方向，纬丝依次穿过经丝，被穿过的经丝按组织规律发生径向交织运动；
(3)按圆周方向，间隔丝由内层到外层或由外层到内层，依次穿过下一层的一根经丝，被穿过经丝可不发生径向交织运动，但间隔丝穿过的经丝要比纬丝穿过该经丝早1～10根经丝间距离；
(4)按以上方式，循环往复，最终形成管状间隔织物。
上述管状间隔织物增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备管状间隔织物，在织物层间浇注混凝土，脱模、养护得成品。
该种管状间隔织物为一体成型，不存在接头，两层管状织物间有连续长丝连接，形成具有一定壁厚的三维一体管状结构织物，无论在轴向还是径向，其整体性更好，混凝土浇筑于间隔织物的内外层之间，内外层织物可起到约束增强内部混凝土的作用，由于长丝沿管状的圆周方向和长轴方向保持连续，因此其增强混凝土管的承载承压能力很强，可有效提高承载承压能力50％以上，且不易开裂解体，安全系数更高。另外，管状间隔织物可以起到抑制开裂，减少裂纹扩展，可提高混凝土管的使用寿命。无机长丝和有机长丝在增强混凝土中具有不同的优势，无机长丝具有高抗拉强度和高弹性模量、化学性质稳定、与混凝土结合良好等特点，有机长丝易于大角度弯折则，可改善混凝土的抗裂性、热稳定性等特点。本发明中经纬丝选择玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维形成的长丝束，间隔丝选择POM、UHMEPE、PET、PP等有机长丝，可以更好地提高混凝土的性能，并且长丝的直径也会影响混凝土的力学性能，直径过大会影响整体性，过小也起不到增强的效果，本发明选定经丝和纬丝的直径为0.1-1mm，间隔丝的直径为经丝直径的2-5倍，以实现更好的混凝土性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为复合材料结构示意图；
图2为管状间隔织物示意图；
图3为图2中虚线方框处的结构放大图；
图4为管状间隔织物内外面层结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是图2中一体成型圆形间隔织物与混凝土复合而成，圆形间隔织物的内外面在混凝土管内外面位置；
图2圆形间隔织物是由内外两层织物和间隔丝3构成；内外两层织物由长丝1和长丝2按照一定规律交织形成；长丝2沿z向螺旋上升；间隔丝3交替穿过内外面层交织点(图3虚线圆圈)，沿z向螺旋上升。
间隔织物中内外面层组织优选平纹和斜纹结构。
混凝土浇筑到间隔管状织物的间隔层后，得到管状间隔织物增强水泥基材料。长丝1为经纱，沿圆周方向等间距排列；
长丝2为纬纱，沿z方向等间距螺旋排列；
长丝3为间隔丝，沿圆周方向交替穿过内外面层交织点，且总体沿轴向螺旋上升。
长丝1的间距以1mm～10mm为最优选择；
长丝2的螺距以1mm～10mm为最优选择；
内外面层织物间距为2-20cm。
长丝1和长丝2选用高模长丝，优选玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等形成的长丝束；
长丝3选用粗旦高模长丝，优选POM、UHMEPE、PET、PP等有机长丝。
经丝和纬丝的直径为0.1-1mm，间隔丝的直径为经丝直径的2-5倍。
管状间隔织物的成型方法，包括以下步骤：
(1)经丝按圆周排列，在径向按平纹或斜纹组织规律与纬丝交织；
(2)按圆周方向，纬丝依次穿过经丝，被穿过的经丝按组织规律发生径向交织运动；
(3)按圆周方向，间隔丝由内层到外层或由外层到内层，依次穿过下一层的一根经丝，被穿过经丝可不发生径向交织运动，但间隔丝穿过的经丝要比纬丝穿过该经丝早1～10根经丝间距离；
(4)按以上方式，循环往复，最终形成管状间隔织物。
上述管状间隔织物增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备管状间隔织物，在织物层间浇注混凝土，脱模、养护得成品。
实施例1
长丝1和长丝2选择玻璃纤维形成的长丝束，长丝3选择PP长丝。长丝1、2的直径为0.5mm，长丝3的直径为2mm。长丝1的间距为2mm；长丝2的螺距以3mm；内外面层织物间距为5cm；参照GB/50081-2002进行强度检测，直径为高为cm的圆柱体，抗压强度可达55MPa。
实施例2
长丝1和长丝2选择玄武岩纤维形成的长丝束，长丝3选择POM长丝。长丝1、2的直径为0.3mm，长丝3的直径为1.5mm。长丝1的间距为5mm；长丝2的螺距以2mm；内外面层织物间距为8cm；参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度可达48MPa。
对比例1
按照实施例1的尺寸浇注混凝土，不采用织物增强，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为30MPa。
对比例2
内外织物间间距为1cm，其余与实施例1相同，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为35MPa。
对比例3
长丝1、长丝2选择POM长丝，其余与实施例1相同，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为36MPa。
对比例4
长丝1、2的直径为1.5mm，其余与实施例1相同，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为38MPa。
对比例5
长丝3的直径为3mm，其余与实施例1相同，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为39MPa。
对比例6
长丝1、2的直径为0.2mm，其余与实施例1相同，参照GB/50081-2002进行强度检测，抗压强度为34MPa。
从以上实施例和对比例可以看出，管状间隔织物结构是目前未被采用的一种织物结构，其在管状成型方面具有一体连续成型的特点，是具有一定厚度的管状织物，整体性具有很大优势。采用管状间隔织物增强混凝土管，可有效增强混凝土管的承载承压能力，抑制混凝土开裂，不易因开裂解体，提高了安全系数和使用寿命。并且经丝和纬丝通过选择特定的无机或有机长丝，以及特定的直径及比例，抗压强度可提高50％以上。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种管状间隔织物增强复合材料，其特征在于，由一体成型管状间隔织物与混凝土复合而成，管状间隔织物的内外面在混凝土管内外面位置；
所述的一体成型管状间隔织物，由内外两层织物和间隔丝构成，内外两层织物由经丝和纬丝按照一定规律交织形成；纬丝沿z向螺旋上升；间隔丝交替穿过内外面层交织点，沿z向螺旋上升，其成型方法包括以下步骤：
（1）经丝按圆周排列，在径向按平纹或斜纹组织规律与纬丝交织；
（2）按圆周方向，纬丝依次穿过经丝，被穿过的经丝按组织规律发生径向交织运动；
（3）按圆周方向，间隔丝由内层到外层或由外层到内层，依次穿过下一层的一根经丝，被穿过经丝不发生径向交织运动，但间隔丝穿过的经丝要比纬丝穿过该经丝早1~10根经丝间距离；
（4）按以上方式，循环往复，最终形成管状间隔织物。
2.根据权利要求1所述的一种管状间隔织物增强复合材料，经丝沿圆周方向等间距排列；纬丝沿z方向等间距螺旋排列；间隔丝沿圆周方向交替穿过内外面层交织点，且总体沿轴向螺旋上升。
3.根据权利要求1所述的一种管状间隔织物增强复合材料，经丝的间距为1-10mm；纬丝的螺距为1-10mm；内外面层织物间距为2-20cm。
4.根据权利要求1所述的一种管状间隔织物增强复合材料，经丝和纬丝选用高模长丝，间隔丝选用粗旦高模长丝。
5.根据权利要求1或4所述的一种管状间隔织物增强复合材料，经丝和纬丝选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维形成的长丝束，间隔丝选自POM、PET、PP长丝。
6.权利要求1所述的一种管状间隔织物增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备管状间隔织物，在织物层间浇注混凝土，脱模、养护得成品。
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