CN107724138A - 一种智能填充型环氧涂层钢绞线及制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种智能填充型环氧涂层钢绞线，包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充有环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂，取边丝中的一根为智能边丝，所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝，即智能边丝全长范围内设置有凹槽，凹槽内任意位置植入光纤及光纤光栅传感器。光纤线可以从填充型环氧涂层钢绞线侧面引出，带来的巨大变革是：可以在填充型环氧涂层钢绞线长度方向任意想要的位置，植入光纤及光纤光栅传感器监测填充型环氧涂层钢绞线应力；为此可以方便的在人们关心的关键截面监测填充型环氧涂层钢绞线应力，从而更科学的指导填充型环氧涂层钢绞线的超张拉，为工程的安全、耐久性做出巨大贡献。

Description

一种智能填充型环氧涂层钢绞线及制作方法
技术领域
本发明涉及一种设置有光纤光栅智能型且具有防腐性的钢绞线。
背景技术
目前成熟的智能钢绞线只有智能普通钢绞线，该智能钢绞线是在成型的普通钢绞线的中心丝上通过嵌入、封装光纤光栅传感器制成。首先，该种智能钢绞线在中心丝上刻槽很难，且不能实现流水线上的批量生产；其二，该种智能普通钢绞线反腐能力弱，无法大面积推广到实际工程中，如果对智能钢绞线进行防腐处理，例如喷涂环氧树脂或者涂抹油脂后外挤PE，都会破坏智能钢绞线中光纤光栅传感器，从而导致智能钢绞线失去智能（监测钢绞线应力）的效果。
现有提出在中心丝上植入光纤及光纤光栅传感器技术，光纤线只能从钢绞线的端部引出且需要做专业工装对其进行保护，否则在运输、施工过程极容易断裂。专利申请号201710481007.3，名称为“一种填充粘结防腐型智能钢绞线”发明专利，其钢绞线中心丝加工有凹槽，在凹槽内设置光纤光栅传感器，中心丝与围绕中心丝缠绕的外层钢丝扭绞在一起，中心丝是含有光纤及光纤光栅传感器的智能筋（纤维增强复合智能筋或线材），中心丝和外层钢丝之间的间隙内填充粘结树脂材料，并在外层钢丝的外周也涂覆树脂材料。由于填充型环氧钢绞线是在普通钢绞线成盘的基础上通过酸洗、退扭、喷涂环氧、高温固化、复扭、冷却、成盘制成的，专利申请号201710481007.3存在以下不足：1）空心管状中心丝无法实现；2）假设空心管状中心丝生产出来了，无法封装出能跟踪到钢绞线使用荷载的光纤光栅传感器（7153με）；2）钢绞线扭绞成型需要的温度是385℃，凹槽式中心丝中的光纤及光纤光栅传感器能承受的温度最高只能是300℃，这种方式实际生产中也是无法实现的。
发明内容
本发明提供一种光纤线可以从填充型环氧涂层钢绞线的侧面引出，可以在填充型环氧涂层钢绞线长度方向任意想要的位置，植入光纤及光纤光栅传感，能达到智能、防腐两种效果的智能填充型环氧涂层钢绞线。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种智能填充型环氧涂层钢绞线，包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充有环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂，其主要技术特征是取边丝中的一根为智能边丝，所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝，即智能边丝全长范围内设置有凹槽，凹槽内任意位置植入光纤及光纤光栅传感器。
作为优选，智能边丝沿长度方向上设有直线或螺旋线凹槽。
作为优选，所述凹槽为直径0.5mm的半圆。
作为优选，所述植入光纤及光纤光栅传感器后的凹槽由环氧树脂封装填入。
作为优选，所述所述光纤及光纤光栅传感器中的光纤可从钢绞线的侧面任意位置引出。
一种智能填充型环氧涂层钢绞线的制作方法，其特征在于包括如下步骤：（1）一种智能填充型环氧涂层钢绞线，所述钢绞线包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂；
（2）边丝中的一根即智能边丝全长范围内设置有凹槽，拉丝成型，可流水线大批量生产；所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝；在钢绞线边丝拉丝生产线上，通过修改现有边丝拉丝模具，生产出具有0.5mm直径的半圆凹槽钢丝作为智能边丝，其它边丝不用开槽。
（3）一根中心丝和六根（或多根）边丝（有一根带凹槽）经特定工艺扭绞成一股钢绞线。
（4）钢绞线拉到填充型环氧涂层钢绞线生产线上，经酸洗、退扭、喷涂环氧、高温固化、复扭、冷却、成盘制成填充型环氧涂层钢绞线。
（5）在所需要的位置，用膜厚检测仪，检查出带凹槽边丝的凹槽位置，用专用刀具清理凹槽，清理的空间满足植入光纤及光纤光栅传感器空间要求。
（6）埋入光纤及光纤光栅传感器，并用环氧树脂封装光纤及光纤光栅传感器，这样既可以保护好光纤及光纤光栅传感器，又可以对刚清理出来的凹槽重新进行防腐保护。
这种植入光纤及光纤光栅传感器的方式比较简单，可以在工厂实现，也可以根据工程项目要求，在施工现场实现。
本发明提出钢丝拉丝带凹槽技术，凹槽为直线型或螺旋线型，沿钢丝长度方向通长分部；凹槽是通过修改现有钢丝拉丝模具生产出来的。以带凹槽的钢丝作为钢绞线边丝中的一根。
为了克服在中心丝上的光纤线只能在端部引出且要专业工装保护的缺陷，本发明提出在带凹槽的边丝上植入光纤及光纤光栅传感器，光纤线可以从填充型环氧涂层钢绞线的侧面引出。
光纤线可以从填充型环氧涂层钢绞线侧面引出，带来的巨大变革是：可以在填充型环氧涂层钢绞线长度方向任意想要的位置，植入光纤及光纤光栅传感器监测填充型环氧涂层钢绞线应力；为此可以方便的在人们关心的关键截面监测填充型环氧涂层钢绞线应力，例如体外索转向器前后截面，这样就可以直接测得填充型环氧涂层钢绞线在转向器处的预应力损失，从而更科学的指导填充型环氧涂层钢绞线的超张拉，为工程的安全、耐久性做出巨大贡献。
本发明是通过对普通钢绞线先做防腐处理(如制成填充型环氧涂层钢绞线)，后做智能化处理（在边丝的凹槽内植入光纤及光纤光栅传感器），制成的智能填充型环氧涂层钢绞线能达到智能、防腐两种效果，对于大面积推广应用于桥梁工程领域有重大意义。
附图说明：
图1为本发明的立体图；
图2为本发明横截面结构示意图；
图3为本发明植入光纤及光纤光栅传感器后环氧树脂封装好的横截面结构示意图。
具体实施方式：
如图1、图2所示，本智能填充型环氧涂层钢绞线1，先拉丝出带凹槽的边丝2，将带凹槽边丝2、边丝3和中心丝4经特定工艺扭绞成型制成高强度钢绞线；如图3所示，在图2的产品基础上，用特定的工艺对其进行喷涂环氧树脂5，使得边丝2、3和中心丝4之间填充有环氧树脂，边丝2、3***也涂覆一定厚度的环氧树脂5；再在需要的位置清除凹槽（满足埋入光纤及光纤光栅传感器201空间要求即可）内的环氧树脂5，将光纤及光纤光栅传感器201植入凹槽203，用环氧树脂202对光纤及光纤光栅传感器201行封装处理并用特定工装做好保护。
其制作方法为：一种智能填充型环氧涂层钢绞线，所述钢绞线包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充有环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂，所述边丝中的一根（智能边丝）全长范围内设置有凹槽（拉丝成型，可流水线大批量生产）；所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝。
在钢绞线边丝拉丝生产线上，通过修改现有边丝拉丝模具，生产出具有0.5mm直径的半圆凹槽钢丝作为智能边丝，其它边丝不用开槽。
一根中心丝和六根（或多根）边丝（有一根带凹槽）经特定工艺扭绞成一股钢绞线。
钢绞线拉到填充型环氧涂层钢绞线生产线上，经酸洗、退扭、喷涂环氧、高温固化、复扭、冷却、成盘制成填充型环氧涂层钢绞线。
在所需要的位置，用膜厚检测仪，检查出带凹槽边丝的凹槽位置，用专用刀具清理凹槽，清理的空间满足植入光纤及光纤光栅传感器空间要求。埋入光纤及光纤光栅传感器，并用环氧树脂封装光纤及光纤光栅传感器，这样既可以保护好光纤及光纤光栅传感器，又可以对刚清理出来的凹槽重新进行防腐保护。这种植入光纤及光纤光栅传感器的方式比较简单，可以在工厂实现，也可以根据工程项目要求，在施工现场实现。

Claims (8)

1.一种智能填充型环氧涂层钢绞线，包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充有环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂，其特征在于取边丝中的一根为智能边丝，所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝，即智能边丝全长范围内设置有凹槽，凹槽内任意位置植入光纤及光纤光栅传感器。
2.如权利要求1所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于智能边丝沿长度方向上设有直线或螺旋线凹槽。
3.如权利要求1或2所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于所述凹槽为直径0.5mm的半圆。
4.如权利要求1或2所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于所述凹槽是通过改造拉丝模具，拉丝成型的。
5.如权利要求1所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于所述植入光纤及光纤光栅传感器后的凹槽由环氧树脂封装填入。
6.如权利要求1所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于所述所述光纤及光纤光栅传感器中的光纤可从钢绞线的侧面任意位置引出。
7.如权利要求1所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线，其特征在于先做防腐处理即制成填充型环氧涂层钢绞线），后做智能化处理即清除边丝凹槽内的环氧树脂，植入光纤及光纤光栅传感器。
8.如权利要求1所述的一种智能填充型环氧涂层钢绞线的制作方法，其特征在于包括如下步骤：（1）一种智能填充型环氧涂层钢绞线，所述钢绞线包含中心丝和边丝，中心丝和边丝之间的间隙内填充环氧树脂，边丝***也喷涂有环氧树脂；
（2）边丝中的一根即智能边丝全长范围内设置有凹槽，凹槽是通过改造拉丝模具，拉丝成型的，可流水线大批量生产；所述智能边丝为包含有光纤及光纤光栅传感器的钢丝；在钢绞线边丝拉丝生产线上，通过修改现有边丝拉丝模具，生产出具有0.5mm直径的半圆凹槽钢丝作为智能边丝，其它边丝不用开槽；
（3）一根中心丝和六根（或多根）边丝（有一根带凹槽）经特定工艺扭绞成一股钢绞线；
（4）钢绞线拉到填充型环氧涂层钢绞线生产线上，经酸洗、退扭、喷涂环氧、高温固化、复扭、冷却、成盘制成填充型环氧涂层钢绞线；
（5）在所需要的位置，用膜厚检测仪，检查出带凹槽边丝的凹槽位置，用专用刀具清理凹槽，清理的空间满足植入光纤及光纤光栅传感器空间要求，先做防腐处理即制成填充型环氧涂层钢绞线，后做智能化处理即清除边丝凹槽内的环氧树脂，植入光纤及光纤光栅传感器；
（6）埋入光纤及光纤光栅传感器，并用环氧树脂封装光纤及光纤光栅传感器，这样既可以保护好光纤及光纤光栅传感器，又可以对刚清理出来的凹槽重新进行防腐保护；这种植入光纤及光纤光栅传感器的方式比较简单，可以在工厂实现，也可以根据工程项目要求，在施工现场实现。
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