CN101270521A - 碳纤维单向织物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于钢筋混凝土结构的加固补强的碳纤维单向织物及其制造方法。该碳纤维单向织物，包括多条构成经线的碳纤维束丝，其特征在于：多条热熔线构成纬线与多条碳纤维束丝编织成幅。本发明的碳纤维单向织物，强度高，耐久性好，抗酸碱、耐腐蚀、耐疲劳，无应力松弛、徐变，重量轻，厚度薄且不增加构件荷重，剪裁方便、施工便捷，纬线采用热熔线避免了在编织过程中经、纬碳纤维丝产生弯曲、折迭，纤维束之间的间隙也利于在加固补强过程中树脂的渗透。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钢筋混凝土结构的加固补强的碳纤维单向织物及其制造方法。
背景技术
随着城市基础设施的老化、大规模震灾等自然灾害的不断发生以及其他一些问题的不断出现，人们逐渐提高了对构造物修复及加固的认识。以前，主要采用在构造物表面粘贴钢板，或增厚混凝土等施工方法。最近主要采用在构造物表面粘贴碳纤维增强复合材料的加固施工方法，由于该施工方法具有良好的施工性及优良的耐腐蚀性等优点，而被广泛地认可和应用，现已逐渐取代传统的加固方法而成为主要的加固施工方法。
在这类材料中，碳纤维布具有优异的物理力学性能，抗拉强度高于普通钢10-15倍，弹性模量与钢较接近，极适合于钢筋混凝土结构的加固修补，它有良好的耐久性和耐腐蚀性，适用面广，可应用于各种类型和形状的混凝土结构，施工质量易于保证，由于碳纤维单向织物是柔软的，即使被加固表面不是非常平整，也可保证100％的有效粘贴，如发现粘贴后表面局部有气泡，可容易地用注射器注射粘贴剂的方法将空气赶跑，实现粘贴牢固，还具有厚度薄、重量轻、加固修补后基本不增加自重和外形尺寸。而现有的经纬编织的碳纤维布，成本高，而且由于碳纤维丝线径极细，在编织过程中经、纬碳纤维丝产生弯曲、折迭，严重影响了碳纤维丝的抗拉强度，阻碍碳纤维布的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题的第一方面在于提供一种用于钢筋混凝土结构的加固补强的碳纤维单向织物。
本发明所要解决的技术问题的第二方面在于提供该纤维单向织物的制造方法。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
作为本发明第一方面的一种碳纤维单向织物，包括多条构成经线的碳纤维束丝，其特征在于：多条热熔线构成纬线与多条碳纤维束丝编织成幅，所述多条热熔线经过加热将热熔线与碳纤维束丝固定在一起，以完成碳纤维单向织物的定型。
本实用新型中，为了增加碳纤维单向织物的强度，多条构成纬线的热熔线两端可分别采用热熔线固定在一起。
为了确保抗拉强度，所述碳纤维束丝每束采用12000根或者15000根碳纤维。
所述相邻的两碳纤维束丝之间设有间隙，以便于加固补强时，涂抹在碳纤维单向织物表面的树脂渗透。
所述相邻的两热熔线之间的间距为4-6mm。
所述碳纤维单向织物外形是条带形，卷成盘状，卷盘内径d＞150mm，碳纤维单向织物的宽度为50mm-300mm，按50mm、100mm规律分成六种规格，碳纤维单向织物的名义厚度为0.12mm和0.17mm两种。
作为本发明第二方面的碳纤维单向织物的制造方法，包括如下步骤：
1.将碳纤维束丝固定到408工位设备上，碳纤维束丝之间彼此分开，进行工位定位；
2.碳纤维束丝通过导流器I，使束丝流动夹角为25°～45°；碳纤维束丝通过导流器II使所有碳纤维束丝处于同一平面；
3.使碳纤维束丝均匀分散，进行408工位精确定位；
4.对精确定位的碳纤维束丝使用热熔线纬纱编织，高温定型形成碳纤维单向织物；
5.对定型好的碳纤维单向织物卷取成型。
本发明中，为了确保碳纤维单向织物的质量，步骤1中将碳纤维束丝分开后，可进一步对固定在408工位设备上出现问题的碳纤维束丝进行查找和替换。
为了使碳纤维束平整，所述步骤3进一步包含对碳纤维进行整平。
所述步骤4中，对碳纤维单向织物的正反两面高温定型是分别进行的，先对反面进行高温定型，再对其正面进行高温定型，所述定型温度为160℃～190℃。
本发明的碳纤维单向织物，强度高，耐久性好，抗酸碱、耐腐蚀、耐疲劳，无应力松弛、徐变，重量轻，厚度薄且不增加构件荷重，剪裁方便、施工便捷，纬线采用热熔线避免了在编织过程中经、纬碳纤维丝产生弯曲、折迭，纤维束之间的间隙也利于在加固补强过程中树脂的渗透。
附图说明
图1为本发明碳纤维单向织物的结构示意图。
图2为本发明碳纤维单向织物制造方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种碳纤维单向织物，包括多条构成经线的碳纤维束丝1，为了确保抗拉强度，碳纤维束丝1每束采用12000根或者15000根碳纤维构成，相邻的两碳纤维束丝1之间设有间隙，以便于加固补强时，涂抹在碳纤维单向织物表面的树脂渗透；多条热熔线2构成纬线，相邻的两热熔线2之间的间距为4-6mm，将多条碳纤维束丝1编织成幅，多条热熔线2的两端可分别采用热熔线3和4固定在一起，以完成碳纤维单向织物的固定成型。
成型后，碳纤维单向织物外形是条带形，卷成盘状，卷盘内径d＞150mm，碳纤维单向织物的宽度为50mm-300mm，按50mm、100mm规律分成六种规格，碳纤维单向织物的名义厚度为0.12mm和0.17mm两种。
本发明的碳纤维单向织物的制造方法流程图如图2所示，首先将碳纤维束丝固定到408工位设备上，使碳纤维束丝之间彼此分开，为了确保碳纤维单向织物的质量，将碳纤维束丝分开后，可进一步对固定在408工位设备上出现问题的碳纤维束丝进行查找和替换；接着碳纤维束丝通过导流器(1)，使束丝流动夹角为25°～45°，碳纤维束丝通过导流器(2)使所有碳纤维束丝处于同一平面，这是本发明碳纤维单向织物制造的关键一步，其工位定位的准确性和导流器的有效性保证了碳纤维束丝丝的不磨损、不折裂。
然后让碳纤维束丝均匀分散，进行精确定位，并对碳纤维束丝进行整平，平整后可对碳纤维束丝再次精确定位，以确保碳纤维束丝的稀密度和施工的渗透性，产品规格包含200g、300g、400g，可根据具体需要进行特殊加工。
接着对精确定位的碳纤维束丝使用热熔线纬纱编织，高温定型形成碳纤维单向织物，碳纤维单向织物的正反两面高温定型是分别进行的，先对反面进行高温定型，再对其正面进行高温定型，适宜的定型温度为160℃～190℃。
最后对成型的碳纤维单向织物进行卷取成型，即可检验包装并存放在仓库中等待出售或者使用了。
通常本发明的碳纤维单向织物在加固补强时，可以包括如下步骤：
1.混凝土表面处理，去除、磨平混凝土表面劣化层，裂缝处灌注填平，混凝土破裂、缺角补平，夹角部磨成弧状；
2.向混凝土表面涂抹底胶，底胶需确保渗入接触混凝土，厚度涂刷均匀，必要时需做防尘处理，在涂抹完底胶后，可进一步对混凝土表面进行凹洞补平，补平前须确认底胶干透，不粘手，使混凝土表面平整；
3.在底胶上涂抹树脂，树脂混合须均匀，树脂厚度均匀，不垂流，并掌握好树脂硬化时效；
4.在树脂上粘贴碳纤维单向织物，碳纤维单向织物应按设计方向顺序贴上，并且顺着碳纤维单向织物粘贴方向将气泡完全挤出，脱泡作业后，须确认碳纤维单向织物无皱折、无歪斜。
5.在碳纤维单向织物表面再次涂抹树脂，涂抹树脂须均匀，并确保碳纤维单向织物要与树脂完全渗透，多层补强时，可重复步骤3、4和5，最后可在碳纤维单向织物表面进行抗UV和防火涂料处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1. 一种碳纤维单向织物，包括多条构成经线的碳纤维束丝，其特征在于：多条热熔线构成纬线与多条碳纤维束丝编织成幅。
2. 如权利要求1所示的碳纤维单向织物，其特征在于：多条构成纬线的热熔线两端分别采用热熔线固定在一起。
3. 如权利要求1所示的碳纤维单向织物，其特征在于：述碳纤维束丝每束包含12000根和15000根两种规格。
4. 如权利要求1或3所示的碳纤维单向织物，其特征在于：所述相邻的两碳纤维束丝之间设有间隙。
5. 如权利要求1所示的碳纤维单向织物，其特征在于：所述相邻的两热熔线之间的间距为4-6mm。
6. 如权利要求1所示的碳纤维单向织物，其特征在于：所述碳纤维单向织物外形是条带形，卷成盘状，卷盘内径d＞150mm，碳纤维束丝的宽度为50mm-300mm，按50mm、100mm规律分成六种规格，碳纤维束丝名义厚度为0.12mm和0.17mm两种。
7. 碳纤维单向织物的制造方法，包括如下步骤：
1].将碳纤维束丝固定到408工位设备上，碳纤维束丝之间彼此分开，进行工位定位；
2].碳纤维束丝通过导流器I，使束丝流动夹角为25°～45°；碳纤维束丝通过导流器II使所有碳纤维束丝处于同一平面；
3].使碳纤维束丝均匀分散，进行408工位精确定位；
4].对精确定位的碳纤维束丝使用热熔线纬纱编织，高温定型形成碳纤维单向织物；
5].对定型好的碳纤维单向织物卷取成型。
8. 如权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤1中将碳纤维束丝分开后，可进一步对固定在408工位设备上出现问题的碳纤维束丝进行查找和替换。
9. 如权利要求1所示的方法，其特征在于：所述步骤3进一步包含对碳纤维进行整平。
10. 如权利要求1所示的方法，其特征在于：所述步骤4中，对碳纤维单向织物的正反两面高温定型是分别进行的，先对反面进行高温定型，再对其正面进行高温定型，所述定型温度为160℃～190℃。
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