TWI491783B - 以具有ｚ軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法及該複合層疊材料結構 - Google Patents

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以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法及該複合層疊材料結構
本發明提供一種以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法及該複合層疊材料結構，其是與以複合材料修補交通設施的方法及該複合材料的結構有關。
一般的交通設施之修補方法，最簡便的方式即是以混凝土直接覆蓋修補損壞處，而這樣的修補結果往往無法使交通設施回復至初始設計的結構強度者；因此便又有業者將碳纖維布層含浸黏結劑後層疊包覆於交通設施外，最後使碳纖維布層直接於該交通設施上成化，亦即，使含浸黏結劑後的碳纖維布層直接於交通設施上硬化成形；藉該碳纖維布層本身具有高機械強度之材料特性，使交通設施於損壞修補後仍能回復至初始設計之強度規格；然，上述之碳纖維布層疊材料之間單純倚賴黏結劑的結合，各層間的結合強度仍待加強，且當該碳纖維布層疊材料於使用後一旦產生破損，該碳纖維布層疊材料即會由破損點擴張，並使破損的該碳纖維布層整層剝落，而造成整體結構難以彌補的嚴重損壞，因此仍具有亟待改善之必要；有鑑於此，本發明人潛心研究並更深入構思，歷經多次研發試作後，終於發明出一種以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交 通設施之方法及該複合層疊材料結構。
本發明提供一種以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法及該複合層疊材料結構，其主要目的是解決習知修補交通設施之結構強度有待加強之缺失。
為達前述目的，本發明提供一種以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法，包含：測量修補資訊：測量交通設施所需修補部位之尺寸及形狀；提供具有Z軸結構的複合層疊材料：提供一具有Z軸結構的複合層疊材料，該複合層疊材料是由複數碳纖維布層層疊所組成，各碳纖維布層分別由複數碳纖維束沿一X軸及一Y軸交織所構成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層沿Z軸方向層疊，各該碳纖維束是由複數碳纖維排列成束所組成，且各該碳纖維布層中以及相鄰的碳纖維布層之間成形複數Z軸結構，該Z軸結構包含斷裂Z軸結構及連續延伸Z軸結構，其中，部分碳纖維局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構，部分碳纖維則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構，各碳纖維之間含浸黏結劑；以黏膠接合交通設施及層疊材料：將一含有架橋劑的黏膠設置於該交通設施及該複合層疊材料之間進行接合；成化：該複合層疊材料硬化成形；以及完成修補。
本創作另一目的是提供一種用以修補交通設施的具有Z軸結構的複合層疊材料結構，由複數碳纖維布層層疊所組成，各碳纖維布層分別由複數碳纖維束沿一X軸及一Y軸交織所構成，且各該碳纖維束是由複數碳纖維排列成束所組成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層沿Z軸方向層疊，且各該碳纖維布層中以及相鄰的碳纖維布層之間成形複數Z軸結構，該Z軸結構包含斷裂Z軸結構及連續延伸Z軸結構，其中，部分碳纖維局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構，部分碳纖維則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構各碳纖維之間以黏結劑結合，該複合層疊材料以藉一含有架橋劑的黏膠與一交通設施結合，該黏膠設置於該交通設施與該複合層疊材料之間。
本發明以該具有Z軸結構的複合層疊材料透過黏膠與交通設施結合，而該複合層疊材料因具有Z軸結構而能具有高結構強度，因此能使修補後之交通設施回復至初始設計的結構強度，且該複合層疊材料更藉由底部局部穿出的Z軸結構伸入黏膠進行結合，能產生最佳的結合力。
為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：本發明以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法如第1圖所示，包含下列步驟：測量修補資訊(A)：測量交通設施10所需修補部位之尺寸及 形狀，該交通設施10可為橋墩或橋面；提供具有Z軸結構的複合層疊材料(B)：提供一具有Z軸結構的複合層疊材料20，該複合層疊材料20是由複數碳纖維布層30層疊所組成，各碳纖維布層30分別由複數碳纖維束40沿一X軸及一Y軸交織所構成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層30沿Z軸方向層疊，各碳纖維束40是由複數碳纖維41排列成束所組成，且各該碳纖維布層30中以及相鄰的碳纖維布層30之間成形複數Z軸結構50，該Z軸結構50包含斷裂Z軸結構51及連續延伸Z軸結構52，其中，部分碳纖維41局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構51，部分碳纖維41則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構52，各碳纖維41之間含浸黏結劑，且部分的該Z軸結構50可穿出最底層之碳纖維布層30；以黏膠接合交通設施及層疊材料(C)：將一含有架橋劑的黏膠60設置於該交通設施10及該複合層疊材料20之間進行接合；而本實施例之接合方式為將黏膠60先塗覆於交通設施10上欲修補之處，再將該複合層疊材料20以具有Z軸結構50穿出的一面貼合於黏膠60完成接合；成化(D)：該複合層疊材料20硬化成形；以及完成修補(E)。
以上為本發明以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法的步驟流程，其中，成化(D)步驟可如上述實施例將複合層疊材料20貼附於交通設施10上的黏膠60後同時進行成化之動 作；亦可先使該複合層疊材料20單獨成化後，再貼覆於交通設施10的黏膠60上，上述兩種步驟順序都能完成交通設施10的修補。
而上述提供具有Z軸結構的複合層疊材料(B)步驟中，該複合層疊材料20是由複數碳纖維布層30層疊所組成，各碳纖維布層30分別由複數碳纖維束40沿一X軸及一Y軸交織所構成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層30沿Z軸方向層疊，各碳纖維束40是由複數碳纖維41排列成束所組成，且各該碳纖維布層30中以及相鄰的碳纖維布層30之間成形複數Z軸結構50，該Z軸結構50包含斷裂Z軸結構51及連續延伸Z軸結構52，其中，部分碳纖維41局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構51，部分碳纖維41則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構52，各碳纖維41之間再均勻含浸黏結劑，且部分的該Z軸結構50穿出最底層之碳纖維布層30的碳纖維束40；穿出碳纖維布層30的碳纖維束40之Z軸結構50供以與黏膠60結合。
而上述該複合層疊材料20是將該碳纖維布層30沿Z軸層疊設置後，以一具有複數勾部71之針體70來回扎刺層疊後之碳纖維布層30，且於扎針的過程中亦可控制針體70的扎刺深度，於本實施例是控制針體70由最上層的該碳纖維布層30之碳纖維束40扎刺穿越相鄰碳纖維布層30之碳纖維束40，並控制扎刺路徑末端穿透最下層之碳纖維布層30的碳纖維束40，使形成之Z軸結構50可穿出最底層之碳纖維布層30，藉以便於與黏膠60作結合；而該複合層疊材料20又能透過改變針扎的次數及密度以形成不同 數量及密度分布的Z軸結構50，同時即能同時改變成形後之結構強度，以符合不同之材料需求；本發明藉由該複合層疊材料20進行修補交通設施10之動作，該複合層疊材料20由於具有Z軸結構50而具有較佳的結合結構強度，能使交通設施10修補後回復至接近初始的設計狀態；且本發明用以修補交通設施10之複合層疊材料20是以具有穿出碳纖維布層30的Z軸結構50貼附於黏膠60，亦即，該複合層疊材料20之Z軸結構50能伸入黏膠60中，使該複合層疊材料20成化後與交通設施10達到最佳的結合效果，當然，亦能同時達到最佳的修補效果。
《本發明》
(A)‧‧‧測量修補資訊
(B)‧‧‧提供具有Z軸結構的複合層疊材料
(C)‧‧‧以黏膠接合交通設施及層疊材料
(D)‧‧‧成化
(E)‧‧‧完成修補
10‧‧‧交通設施
20‧‧‧複合層疊材料
30‧‧‧碳纖維布層
40‧‧‧碳纖維束
41‧‧‧碳纖維
50‧‧‧Z軸結構
51‧‧‧斷裂Z軸結構
52‧‧‧連續延伸Z軸結構
60‧‧‧黏膠
70‧‧‧針體
71‧‧‧勾部
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
第1圖 為本發明以具有Z軸結構的複合材料修補交通設施之方法的步驟流程圖。
第2圖 為本發明以具有Z軸結構的複合材料修補交通設施之方法的實施示意圖。
第3圖 為本發明以具有Z軸結構的複合材料修補交通設施之方法中層疊碳纖維布層形成複合層疊材料的示意圖。
第4圖 為本發明以具有Z軸結構的複合材料修補交通設施之方法中，扎針形成複合層疊材料之Z軸結構的示意圖。
第5圖 為以本發明以具有Z軸結構的複合材料修補交通設施之方法修補後之示意圖。
第6圖 為第5圖之局部結構放大示意圖。
(A)‧‧‧測量修補資訊
(B)‧‧‧提供具有Z軸結構的複合層疊材料
(C)‧‧‧以黏膠接合交通設施及層疊材料
(D)‧‧‧成化
(E)‧‧‧完成修補

Claims (7)

  1. 一種以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法，包含：測量修補資訊：測量交通設施所需修補部位之尺寸及形狀；提供具有Z軸結構的複合層疊材料：提供一具有Z軸結構的複合層疊材料，該複合層疊材料是由複數碳纖維布層層疊所組成，各碳纖維布層分別由複數碳纖維束沿一X軸及一Y軸交織所構成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層沿Z軸方向層疊，各該碳纖維束是由複數碳纖維排列成束所組成，且各該碳纖維布層中以及相鄰的碳纖維布層之間成形複數Z軸結構，該Z軸結構包含斷裂Z軸結構及連續延伸Z軸結構，其中，部分碳纖維局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構，部分碳纖維則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構，各碳纖維之間含浸黏結劑；以黏膠接合交通設施及層疊材料：將一含有架橋劑的黏膠設置於該交通設施及該複合層疊材料之間進行接合；成化：該複合層疊材料硬化成形；以及完成修補。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法，其中，部分該Z軸結構穿出最底層之碳纖維布層，且該複合層疊材料以具有Z軸結構穿出的一面貼合於黏膠。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的以具有Z軸結構的複合 層疊材料修補交通設施之方法，其中，該以黏膠接合交通設施及層疊材料的方式為先將黏膠塗覆於交通設施上，再將該複合層疊材料貼覆於該黏膠上後同時進行成化。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法，其中，該以黏膠接合交通設施及層疊材料的方式為先使該複合層疊材料單獨進行成化後，再貼覆於交通設施的黏膠上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的以具有Z軸結構的複合層疊材料修補交通設施之方法，其中，該交通設施為橋墩或橋面。
  6. 一種用以修補交通設施的具有Z軸結構的複合層疊材料結構，由複數碳纖維布層層疊所組成，各碳纖維布層分別由複數碳纖維束沿一X軸及一Y軸交織所構成，且各該碳纖維束是由複數碳纖維排列成束所組成，而垂直X軸及Y軸定義一Z軸，各該碳纖維布層沿Z軸方向層疊，且各該碳纖維布層中以及相鄰的碳纖維布層之間成形複數Z軸結構，該Z軸結構包含斷裂Z軸結構及連續延伸Z軸結構，其中，部分碳纖維局部斷開成形為沿Z軸延伸之斷裂Z軸結構，部分碳纖維則局部沿Z軸延伸成形為連續延伸Z軸結構各碳纖維之間以黏結劑結合，該複合層疊材料以藉一黏膠與一交通設施結合，該黏膠設置於該交通設施與該複合層疊材料之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的以用以修補交通設施的具有Z軸結構的複合層疊材料結構，其中，部分的該Z軸結構穿 出層疊後最底層之碳纖維布層，且該複合層疊材料以具有Z軸結構穿出的一面接合該黏膠。
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