CN108729729B - 一种高强抗断裂复合材料杆 - Google Patents

一种高强抗断裂复合材料杆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗断裂复合材料杆，包括空间椼架结构、第一钢丝网层、第二钢丝网层、环向圈筋、复合树脂浇注层和抗裂浆砂浇注层；所述空间椼架结构的横截面为正方形，所述第一钢丝网层缠绕包覆在所述空间椼架结构的外周，所述环向圈筋套置在所述空间椼架结构上，所述第二钢丝网层缠绕包覆所述环向圈筋；所述复合树脂浇注层浇注固定在所述空间椼架结构内，所述抗裂浆砂浇注层浇注固定在所述第一钢丝网与所述第二钢丝网之间的空隙内。本发明使复合材料杆兼具复合树脂、钢结构和混凝土的优异性能于一体，有效提高了复合材料杆的结构强度、抗断裂性能和耐天候老化性能，综合性能好，使用寿命长，在输电线路领域有广阔的应用前景。

Description

一种高强抗断裂复合材料杆
技术领域
本发明涉及输电设备领域，特别是涉及一种高强度抗断裂复合材料杆。
背景技术
众所周知，杆塔在国民经济和人民生活有着重要的作用，主要包括电力杆塔，通讯杆塔及公用设施杆塔等。目前杆塔有水泥、木材、钢材、树脂复合杆塔等。混凝土制成的水泥柱电力杆塔，为了减轻电力杆塔的承受力，必须加强电力杆塔的强度；若杆塔使用木材，容易造成林业资源的浪费，和化学处理材料引起的环境污染；而使用钢材的话，其成本较高和重量较重，使得其投资费用太高，而在我国普遍使用的为树脂复合杆塔。传统的方法采用在作为杆体的树脂复合杆内增加钢筋和增粗钢筋作为加强筋，圆柱形的钢筋均匀的排列在杆体内，使其承受力有所增加，但是采用钢材作为加强筋的树脂复合杆，一方面抗冻融性差，容易腐蚀膨胀引起开裂，另一方面钢筋的重量比较重，相应的塔杆重量也大幅增加，钢筋使用时间长了，会出现腐蚀生锈的情况，容易引起树脂复合杆开裂过早报废。另外，采用纯树脂材料，由于其耐候性远不及混凝土，使用寿命短。
在输电线路中，起转角功能的电力杆塔承受导地线张力、防串倒、隔离事故、定线和调整电力杆塔高等重要功能，与工程安全性关系重大。电力杆塔的使用寿命、抗震、抗风、抗断裂等性能均对输电安全性能产生重要影响。现有的树脂与钢筋复合杆塔的使用寿命短，其性能还急需提高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高强度抗断裂复合材料杆，能够解决现有杆塔存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高强度抗断裂复合材料杆，包括：空间椼架结构、第一钢丝网层、第二钢丝网层、环向圈筋、复合树脂浇注层和抗裂浆砂浇注层；其中，所述空间椼架结构的横截面为正方形，包括四根角钢、边框柱纵筋和斜拉筋，四根所述角钢呈纵向四角分布，所述边框柱纵筋水平连接相邻的两根所述角钢，所述斜拉筋位于所述空间椼架结构内部的对角线上，其两端连接固定相对的顶角；所述第一钢丝网层缠绕包覆在所述空间椼架结构的外周，所述环向圈筋套置在所述空间椼架结构上，所述第二钢丝网层缠绕包覆所述环向圈筋；所述复合树脂浇注层浇注固定在所述空间椼架结构内，所述抗裂浆砂浇注层浇注固定在所述第一钢丝网与所述第二钢丝网之间的空隙内。
在本发明一个较佳实施例中，所述角钢为L型钢。
在本发明一个较佳实施例中，位于所述空间椼架结构同一位置处的所述边框柱纵筋和斜拉筋共平面。
在本发明一个较佳实施例中，相邻平面间的所述边框柱纵筋或斜拉筋之间的距离为0.5～5m。
在本发明一个较佳实施例中，位于同一平面内的所述斜拉筋有两根，且呈十字对角分布。
在本发明一个较佳实施例中，所述复合树脂浇注层包括如下重量份组分：环氧树脂70～80份、聚酰胺树脂30～40份、固化剂5～8份、陶粒30～50份、紫外线吸收剂5～8份、抗氧化剂3～5份。
在本发明一个较佳实施例中，所述聚酰胺树脂为尼龙1010和尼龙66以1:1～2的质量比混合的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述抗裂浆砂浇注层包括如下重量份组分：硅酸盐水泥40～50份、建筑级纤维素醚8～10份、聚羧酸高效减水剂6～8份、石英砂20～30份、陶粒20～30份、可再生分散性乳胶粉30～40份、水50～70份。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一钢丝网层和第二钢丝网层的层数均为2层以上。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一钢丝网层和第二钢丝网层均为冷拔低碳钢丝网，网孔直径为5～15cm。
本发明的有益效果是：本发明一种高强度抗断裂复合材料杆，通过空间椼架结构、第一钢丝网层、第二钢丝网层、环向圈筋、复合树脂浇注层和抗裂浆砂浇注层的结构设计，有效提高了复合材料杆的结构强度、抗断裂性能和耐天候老化性能，使复合材料杆兼具复合树脂、钢结构和混凝土的优异性能于一体，综合性能好，使用寿命长，在输电线路领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种高强度抗断裂复合材料杆一较佳实施例的俯视结构示意图；
图2是所示空间椼架结构的侧视结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1.空间椼架结构，2.第一钢丝网层，3.第二钢丝网层，4.环向圈筋，5.复合树脂浇注层，6.抗裂浆砂浇注层，11.角钢，12.边框柱纵筋，13.斜拉筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种高强度抗断裂复合材料杆，包括：空间椼架结构1、第一钢丝网层2、第二钢丝网层3、环向圈筋4、复合树脂浇注层5、抗裂浆砂浇注层6。
其中，所述空间椼架结构1的横截面为正方形，包括四根角钢11、多个边框柱纵筋12和多个斜拉筋13，四根角钢11均为L型钢，呈纵向四角分布，即纵向竖直设立在空间椼架结构1的四个角上。所述边框柱纵筋12水平连接相邻的两根所述角钢11，所述斜拉筋13位于所述空间椼架结构1内部的对角线上，其两端连接固定相对的顶角。具体地，位于所述空间椼架结构1同一位置处的所述边框柱纵筋12和斜拉筋13共平面，且相邻平面之间的边框柱纵筋12或斜拉筋13之间的距离为0.5～5m。位于同一平面内的所述斜拉筋13有两根，且呈十字对角分布。
所述第一钢丝网2为冷拔低碳钢丝网，网孔直径为5～15cm，并以2层以上的层数缠绕包裹在所述空间椼架结构1的外周。所述环向圈筋4套置在所述空间椼架结构上，并与所述空间椼架结构1的顶角相接触，为空间椼架结构1的外置圆。所述第二钢丝网3为冷拔低碳钢丝网，网孔直径为5～15cm，并以2层以上的层数缠绕包裹在所述环向圈筋4的外周。
所述复合树脂浇注层5浇注固定在所述空间椼架结构1内，所述抗裂浆砂浇注层6浇注固定在所述第一钢丝网层2与所述第二钢丝网层3之间的间隙内。
具体地，所述复合树脂浇注层包括如下重量份组分：环氧树脂70～80份、聚酰胺树脂30～40份、固化剂5～8份、陶粒30～50份、紫外线吸收剂5～8份、抗氧化剂3～5份。其中，所述聚酰胺树脂为尼龙1010和尼龙66以1:1～2的质量比混合的混合物。其中，所述环氧树脂的固化剂为脂肪胺固化剂，所述聚酰胺树脂采用环氧固化剂，以确保复合树脂浇注层可以常温固化。
所述抗裂浆砂浇注层包括如下重量份组分：硅酸盐水泥40～50份、建筑级纤维素醚8～10份、聚羧酸高效减水剂6～8份、石英砂20～30份、陶粒20～30份、可再生分散性乳胶粉30～40份、水50～70份。
上述高强度抗断裂复合材料杆的成型方法如下：
（1）按图纸要求，将角钢、边框柱纵筋和斜拉筋螺钉固定或焊接固定，使其成为一个整体，即横截面为正方形的空间椼架结构；
（2）对成型后的空间椼架结构进行表面喷涂，使其表面均匀涂覆一层防锈防水防腐蚀涂层；
（3）将二层以上的第一钢丝网层分层缠绕包裹到喷涂涂层后的空间椼架结构的外周；
（4）起吊空间椼架结构，使其直立，然后向空间椼架结构外套置环向圈筋；并在环向圈筋外分层缠绕包裹第二钢丝网层；
（5）向空间椼架结构内浇注事先配合好的复合树脂，并使其常温固化，形成复合树脂浇注层；
（6）向第一钢丝网层和第二钢丝网层之间浇注事先配置好的抗裂浆砂，使其常温固化形成抗裂浆砂浇注层，最后得到圆柱形高强度抗断裂复合材料杆。
本发明的复合材料杆，以空间椼架结构为支撑结构，以复合树脂浇注层为内层，以抗裂浆砂为外层，具有如下优点：
1、以空间椼架结构为支撑结构，结构强度高，稳固性和抗断裂性能好；
2、缠绕包裹第一钢丝网和第二钢丝网，提高了复合树脂浇注层和抗裂浆砂浇注层的固化后的稳定性，提高了复合材料杆的整体性能；
3、通过复合树脂浇注层的配方设计，提高了复合材料杆内部树脂的韧性、机械强度和耐老化性能，有助于提高复合材料杆的使用寿命；
4、通过抗裂浆砂浇注层的配方设计，一方面对复合材料杆起到抗腐蚀、抗老化等保护的作用，另一方面提高了复合材料杆整体的抗裂性能，有助于提高复合材料杆的使用寿命。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，包括：空间椼架结构、第一钢丝网层、第二钢丝网层、环向圈筋、复合树脂浇注层和抗裂浆砂浇注层；其中，所述空间椼架结构的横截面为正方形，包括四根角钢、边框柱纵筋和斜拉筋，四根所述角钢呈纵向四角分布，所述边框柱纵筋水平连接相邻的两根所述角钢，所述斜拉筋位于所述空间椼架结构内部的对角线上，其两端连接固定相对的顶角；所述第一钢丝网层为冷拔低碳钢丝网，网孔直径为5～15cm，并以2层以上的层数缠绕包裹在所述空间椼架结构的外周；所述环向圈筋套置在所述空间椼架结构上，并与所述空间椼架结构的顶角相接触，为空间椼架结构的外置圆；所述第二钢丝网为冷拔低碳钢丝网，网孔直径为5～15cm，并以2层以上的层数缠绕包裹在所述环向圈筋的外周；所述复合树脂浇注层浇注固定在所述空间椼架结构内，所述抗裂浆砂浇注层浇注固定在所述第一钢丝网与所述第二钢丝网之间的空隙内；所述复合树脂浇注层包括如下重量份组分：环氧树脂70～80份、聚酰胺树脂30～40份、固化剂5～8份、陶粒30～50份、紫外线吸收剂5～8份、抗氧化剂3～5份；所述抗裂浆砂浇注层包括如下重量份组分：硅酸盐水泥40～50份、建筑级纤维素醚8～10份、聚羧酸高效减水剂6～8份、石英砂20～30份、陶粒20～30份、可再生分散性乳胶粉30～40份、水50～70份。
2.根据权利要求1所述的高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，所述角钢为L型钢。
3.根据权利要求1所述的高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，位于所述空间椼架结构同一位置处的所述边框柱纵筋和斜拉筋共平面。
4.根据权利要求3所述的高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，相邻平面间的所述边框柱纵筋或斜拉筋之间的距离为0.5～5m。
5.根据权利要求4所述的高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，位于同一平面内的所述斜拉筋有两根，且呈十字对角分布。
6.根据权利要求1所述的高强度抗断裂复合材料杆，其特征在于，所述聚酰胺树脂为尼龙1010和尼龙66以1:1～2的质量比混合的混合物。
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