[发明专利]分布式智能绳索及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构用的复合材料及智能传感器领域，尤其涉及一种分布式智能绳索及其制造方法。

背景技术

高强、轻型、优质的新型建筑复合材料作为现代化建筑的基础材料，其发展越来越受到重视。新型建筑复合材料作为建筑物的主要基材，在建筑中占有十分重要的地位。随着我国新型建筑复合材料需求的大幅度攀升，原有建筑复合材料已经不能满足新型建筑物的需求。虽然建筑复合材料管理部门已通过加大对建筑复合材料生产设施的投资来增加供应量，但目前使用的传统的建筑复合材料已满足不了现代化建筑物的需求，有些甚至过时；传统的建筑复合材料资源也在不断地减少和消失，建筑行业的新型建筑材料资源已成为现代化建筑的瓶颈问题。

此外，随着我国城市化建设的快速发展，土地资源越来越紧张，建筑面积的选择已受到较大的制约。因此，为解决这些瓶颈问题，一方面需要增加和扩大传统的建筑材料和建筑复合材料的供应以满足建筑行业的需求。但是新建城市、道路、桥梁的扩大需要增加新的土地和基础设施投资，势必造成传统的建筑材料需要大量增加，所以传统的建筑材料在能源、矿产、环保、资金、地理位置、规划等多方面受到制约。另一方面，要对老建筑物、道路、桥梁进行改造和加固，特别是历史文物建筑，即利用原有老建筑物的基础和原貌使其最大限度地发挥作用，提高老建筑物使用功能和土地资源利用，降低对新建筑物的投资，减少新增土地面积和建筑材料运输过程中的能耗，必需大量使用轻型高强的新型建筑复合材料，建设有我国特色的新资源节约型、环境友好型的新型建筑物，已成为我国国民经济领域迫切需要解决的问题。现有的新型轻质建筑复合材料，都是采用单一的纵向纤维束与树脂复合制成的产品，虽然抗拉强度高，但耐折强度低。已经满足不了新建筑物的需要。

再者，一方面，自然灾害频发，容易对建筑物造成大面积跨塌和损伤事故；另一方面，大量原有的和新建的桥梁、隧道、水坝和古旧建筑物，如何对这些建筑物进行自监测、自诊断，及时开展对这些建筑物的检查、维修和监测，并优化配置新型建筑材料和建筑复合材料资源，以及提高新型建筑材料的设防标准和提高建筑物的使用功能和建设效率，提高建筑物的建设安全和建筑物的使用安全，也是一个需要迫切解决的问题。要对建筑物进行健康监测和检查必需要另行附加传感器件才能实现。现有的传感器主要有传统型电阻式应变片和振弦传感器，它们都是粘贴于被测试的建筑上使用，现有的智能筋及封装式光纤光栅传感器是将传感器封装于薄金属套管中或是埋于FRP纤维材料的层间后，再粘贴于被测试的建筑物上，以上几种方法都给施工布设传感器带来了很多不便、成活率不高、耐久性不长，测试时传感器的精度也低、不准确；所以传统型智能筋应用于建筑结构监测上的寿命很短，难以推广。

当今大量的现代化建筑物又急需大量的既是高强的承重受力材料，又是传感器型的智能复合材料。此外，如何开展自主创新，形成有我国自主知识产权的新型高强智能形复合材料也是迫切需要关注和解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种分布式智能绳索及其制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、分布式智能绳索的结构

本绳索包括从内向外依次连接的光导纤维、碳纤维和玄武岩纤维合股层、尼龙纤维套管和保护涂层。

2、分布式智能绳索的制造方法

本方法包括下列步骤：

①将纤维从纱架上引出，经过输送装置，按比例依层次将碳纤维、玄武岩纤维合成股纱，再将光导纤维自由导出随多个股纱经高强制绳机制成绳体，使光导纤维始终保持在绳体中央，同时将高强尼龙纤维在绳体外经双层编织机制成尼龙纤维套管；

②在尼龙纤维套管表面涂覆一层硅烷偶联剂和表面处理剂；

③经卷取、切割和包装而成分布式智能绳索产品。

本发明具有下列优点和积极效果：

1、本发明采用高性能的玄武岩纤维、碳纤维和尼龙纤维材料与光导纤维相复合，首先制造出分布式智能绳索；光导纤维作为绳索的传感器元件被包覆在几种纤维的中央，具有传导性能好、耐腐蚀、承载能力高和耐久性能强等特点的优质绳索，同时还在绳索的外表编织一层柔软、耐磨察、强度高的高强尼龙纤维套管，并在尼龙纤维套管上涂覆一种硅烷偶联剂，使其具有和树脂亲合性好、粘结强的分布式智能绳索。