CN113957584B - 一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布及其制造方法。包括采用平纹形式制成的单向布主体，所述单向布主体包括经纱，所述经纱为预制型连续玄武岩纤维，具有更好的柔韧性、成带性、自润滑性和纺织性能，且相邻经纱间具有间隙；及纬纱，所述纬纱为热熔丝。本发明采用分段成膜工艺，降低了生产成本，提高了力学性能和布面结构稳定性、平整性和浸透性，可有效避免施工时起皱，实现了施工便捷、加固效果好、性价比高等优点。

Description

一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布及其制造方法
技术领域
本发明涉及工程结构加固用材料技术领域，尤其是一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布及其制造方法。
背景技术
当建筑结构出现受损、裂缝、承载力不足或设计、施工等问题时，目前常常采用碳纤维单向布的加固方案。碳纤维单向布具有重量轻、施工方便、强度高、加固效果好等特点，适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固、木质结构的加固，可有效提高构件的承载力、抗震性能和耐久性。被大量投入使用在桥面、桥梁的加固、房屋的柱子、墙面、梁、楼板的加固，还能用于人造卫星和航空母舰建造和加固中。
但碳纤维布也存在一些问题，比如单价高、不绝缘（会导电）、极不耐折、不抗辐射（紫外线）、延伸率小，导热能力高但传电能力低，当加热的时候，碳纤维会变厚而短。导致使用成本高，难以应用在耐温性、电绝缘、防磁性等较高要求的建筑加固工程中。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布，具有树脂浸透快、施工方便、成本更低、绝缘性、耐温性和耐辐射性更好等特点。
本发明的另一目的是提供一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布，包括采用平纹形式制成的单向布主体，所述单向布主体包括
经纱，所述经纱为预制型连续玄武岩纤维，且相邻经纱间具有间隙；及
纬纱，所述纬纱为热熔丝。
上述技术方案中，优选的，所述纬纱的质量占比不超过7%。
上述技术方案中，优选的，所述热熔丝为低熔点有机纤维，所述热熔丝为熔点在90℃-150℃的涤纶或锦纶。
上述技术方案中，优选的，相邻的所述经纱之间的间隙大小在0.5mm-5mm之间。
上述技术方案中，优选的，所述预制型连续玄武岩纤维为预制型玄武岩纤维无捻粗纱和预制型玄武岩纤维直接纱中的一种。
一种预制型连续玄武岩纤维的制造方法，
包括以下步骤：
S1：配制浸润剂，成分包括低分子双酚A型环氧树脂、润滑剂、硅烷偶联剂、水以及辅助剂；
S2：涂覆浸润剂并拉制玄武岩纤维湿纱，烘制，使上述浸润剂达到未完全成膜状态，得到玄武岩纤维干纱；
S3：将上述玄武岩纤维干纱合股，得到预制型玄武岩纤维无捻粗纱；不合股，则得到预制型玄武岩纤维直接纱。
上述技术方案中，优选的，步骤S1中，辅助剂为PH调节剂和或抗静电剂。
上述技术方案中，优选的，步骤S2中，烘制时间比浸润剂达到完全成膜状态所需的烘制时间至少少1小时。
一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，
包括以下步骤：
步骤A：以预制型连续玄武岩纤维为经纱，以热熔丝为纬纱，采用相邻经纱之间有一定间隙的平纹结构，织成玄武岩纤维单向坯布；
步骤B：对步骤A中制成的玄武岩纤维单向坯布施加一定温度，使预制型连续玄武岩纤维完成完全成膜和热熔丝熔融成型，制成工程结构加固用玄武岩纤维单向布。
上述技术方案中，优选的，步骤B中，采用隧道式烘箱施加温度，隧道式烘箱的长度范围为1-10M，温度范围为90-150℃，通过速度范围为0.5-5m/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用预制型连续玄武岩纤维，其表面浸润剂未完全成膜，因此与表面浸润剂完全成膜的连续玄武岩纤维相比，具有更好的柔韧性、成带性、自润滑性和纺织性能；减少了烘制时间，降低了生产成本；在热熔丝熔融成型时同步完成完全成膜，从而提高工程结构加固用玄武岩纤维单向布的布面结构稳定性和平整性，有效避免起皱，而且可以大幅提高力学性能，拉伸强度≥2200MPa，弹性模量≥85Gpa，断裂伸长率≥2.3%（GB/T 3354）；
本发明预制型连续玄武岩纤维，其浸润剂选用低分子双酚A型环氧树脂，适配了两次成膜工艺；
2、工程结构加固用玄武岩纤维单向布施工使用时，与浸渍胶配合，粘贴在待加固的表面，待浸渍胶固化后达到结构加固的目的；
本发明使用的浸润剂中的低分子双酚A型环氧树脂与浸渍胶的主要成分为同类材料，结合更好，可减少浸渍胶的使用量，从而降低工程材料成本；
本发明还通过相邻经纱之间有一定间隙的平纹结构织法，保证工程结构加固施工时树脂具有良好的浸透性，而且均匀布置的缝隙，透气性好，使加固修复施工时浸渍胶易渗透、表面平缓、内部受力均匀，达到施工方便、气泡少、结合强度高的优点；
3、本发明的玄武岩纤维单向布，纬纱采用质量占比不超过7%的热熔丝，并通过二次定型间隙得到固化，提高了结构稳定性，极大减少了常规产品在施工过程中起皱、起圈、布面变形等问题。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本实施例提供一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布，具体的说，
一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布，采用预制型连续玄武岩纤维为经纱，热熔丝为纬纱；是纺织时采用平纹结构、并使相邻经纱之间有一定间隙的结构形式的单向性织物。
热熔丝起布面结构固定和保持作用，质量占比不超过7%。
热熔丝可为低熔点有机纤维，优选的，是熔点在90℃-150℃的涤纶或锦纶。
相邻经纱之间有一定间隙，优选的，间隙大小在0.5mm-5mm。
预制型连续玄武岩纤维，其表面浸润剂未完全成膜，可在所述热熔丝熔融成型时同步完成完全成膜，从而提高工程结构加固用玄武岩纤维单向布的布面结构稳定性和平整性，有效避免起皱。
同时对预制型连续玄武岩纤维来说，大大提高了其柔软性和纺织性，也降低了其生产成本。
在工程结构加固用玄武岩纤维单向布中，预制型连续玄武岩纤维，为预制型玄武岩纤维无捻粗纱和预制型玄武岩纤维直接纱中的一种，通过以下步骤制得：
S1：配制浸润剂，成分为低分子双酚A型环氧树脂、润滑剂、硅烷偶联剂、水以及辅助剂；辅助剂根据需要可选PH调节剂、抗静电剂等。
S2：涂覆浸润剂并拉制玄武岩纤维湿纱，烘制，使浸润剂达到未完全成膜状态，得到玄武岩纤维干纱；烘制时间比浸润剂达到完全成膜状态所需的烘制时间至少少1小时，优选的，烘制工艺可为120℃*nh 或120℃*（n-1）h；
S3：将玄武岩纤维干纱，通过合股机并股成线密度适宜纺织的预制型玄武岩纤维无捻粗纱；玄武岩纤维干纱线密度本身满足纺织要求时则不需要合股，称为预制型玄武岩纤维直接纱。
一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，包括以下步骤：
步骤A：以预制型连续玄武岩纤维为经纱，热熔丝为纬纱，采用相邻经纱之间有一定间隙的平纹结构，织成玄武岩纤维单向坯布；
步骤B：对玄武岩纤维单向坯布，施加一定温度，使预制型连续玄武岩纤维完成完全成膜和热熔丝熔融成型，达到热粘合、定型作用，从而制成工程结构加固用玄武岩纤维单向布。
优选的，可采用隧道式烘箱施加温度，隧道式烘箱的长度范围为1-10M，温度范围为90-150℃，通过速度范围为0.5-5m/min。
得到的工程结构加固用玄武岩纤维单向布，与胶粘剂结合更好，树脂的浸渍性浸透性都高于碳纤维，以此可提高建筑结构的抗运动荷载能力和抗冲击能力，适合于加固桥梁的土墩、柱、梁等部位。
可应用于多种工程结构加固修复场合，如荷载增大、改善结构状态、抗震加固、改变结构体系、结构受到损害、纠正设计或施工失误等，在特殊场合，尤其在地铁隧道，电器化铁路以及一些防磁化，电绝缘，防磁性能高的建筑加固工程中，得到的工程结构加固用玄武岩纤维单向布，不但抗拉强度高，而且具有良好的高延伸率，具有较好的抗紫外线和抗高能量的电磁辐射能力，在低温下能够保持性能，并具有更好的耐腐蚀性，具有独特性能特点和性价比优势。
玄武岩纤维单向布性能指标：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
玄武岩纤维单向布性能特点：
在极限重力作用下，玄武岩纤维材料地首先通过形变吸收大量能量，抗冲击性；玄武岩纤维的绝缘性能好，可消除屏蔽现象；由于海水的氯离子对海边、海港码头的混凝土结构有很强的化学腐蚀性，耐腐蚀性更好的玄武岩纤维单向布加固后，可大大减缓混凝土碳化，钢筋腐蚀。在综合性能和性价比方面比碳纤维更为突出。
结果分析：通过以上实验结果可以看出，本发明制得的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布，通过采用具有更好柔韧性、成带性、自润滑性和纺织性能的预制型连续玄武岩纤维和热融丝，以及分段成膜工艺和具有间隙的布面构造，降低了生产成本，提高了力学性能和布面结构稳定性、平整性和浸透性，可有效避免施工时起皱，实现了施工便捷、加固效果好、性价比高，达到了本发明的目的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤 A：以预制型连续玄武岩纤维为经纱，以热熔丝为纬纱，采用相邻经纱之间有一定间隙的平纹结构，织成玄武岩纤维单向坯布；
步骤 B：对步骤 A 中制成的玄武岩纤维单向坯布施加一定温度，使预制型连续玄武岩纤维完成完全成膜和热熔丝熔融成型，制成工程结构加固用玄武岩纤维单向布；
其中，预制型连续玄武岩纤维的制造方法包括以下步骤：
S1：配制浸润剂，成分包括低分子双酚 A 型环氧树脂、润滑剂、硅烷偶联剂、水以及辅助剂；
S2：涂覆浸润剂并拉制玄武岩纤维湿纱，烘制，使上述浸润剂达到未完全成膜状态，得到玄武岩纤维干纱；
S3：将上述玄武岩纤维干纱合股，得到预制型连续玄武岩纤维无捻粗纱； 或不合股，则得到预制型连续玄武岩纤维直接纱；
预制型连续玄武岩纤维，其表面浸润剂未完全成膜，在所述热熔丝熔融成型时同步完成完全成膜。
2.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：所述纬纱的质量占比不超过 7%。
3.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：所述热熔丝为低熔点有机纤维，所述热熔丝为熔点在 90℃-150℃的
涤纶或锦纶。
4.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：相邻的所述经纱之间的间隙大小在 0.5mm-5mm 之间。
5.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：步骤 S1 中，辅助剂为 PH 调节剂和/或抗静电剂。
6.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：步骤 S2 中，烘制时间比浸润剂达到完全成膜状态所需的烘制时间
至少少 1 小时。
7.根据权利要求 1 所述的一种工程结构加固用玄武岩纤维单向布的制造方法，其特征在于：步骤 B 中，采用隧道式烘箱施加温度，隧道式烘箱的长度范围为
1-10M，温度范围为 90-150℃，通过速度范围为 0.5-5m/min。
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