[实用新型]一种含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构用复合材料领域，尤其涉及一种含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳。 

背景技术

预应力技术在混凝土桥梁及其它混凝土建筑中占有主导地位。通常的预应力张拉工艺均是采用钢绞线或钢筋作为张拉部件。 

由于钢铁资源有限，而且自蒸汽机发明以来已经大规模开采了大约三百年。随着钢铁资源的枯竭、科技的进步、新型建筑复合材料的不断涌现和对环保要求的不断提高，对建筑的设计寿命、质量以及其它性能都提出了更高的要求。 

目前使用的传统的建筑材料已满足不了现代化建筑物的需求：新建城市、道路、桥梁的扩大需要增加了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，而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。传统的建筑材料资源也在不断地耗竭，建筑行业的新资源已成为现代化建筑亟待解决的问题。 

另外，非金属材料作为混凝土的加劲部件，具有不锈蚀、耐久性好等优势。目前基于钢筋和钢绞线的混凝土简支梁、连续梁、连续刚构、斜腿刚架结构、V型支撑结构等，设计寿命往往在40年左右；而使用非金属材料，其设计寿命可以达到甚至超过100年；这在经济性、资源应用上看，有2.5倍的效益。 

然而，进一步分析可以看出，从环境保护的角度看，增强耐久性还有巨大的收益：对于寿命40年的建筑，在100年中平均新建或重建2.5次，每次都要对环境造成影响。而重建的1.5次中，拆毁旧建筑、处理旧建筑的爆破废弃物，对优美环境是一个大的威胁。随着现代化进程的加快，处理废弃建筑的费用以及场地的代价越来越高。 

因此，基于碳纤维、高性能玻璃纤维、玄武岩纤维的复合材料有代替钢筋混凝土中钢材的趋势。目前已经广泛应用的有纤维增强高分子材料(FRP，fiber reinforced polymer)用作混凝土梁的预应力筋、主筋、箍筋、以及预锚具和应力锚固头附近的螺旋箍筋等。 

经检索，尚未发现一种含有高韧耐磨套管的纤维预应力绳的报道。 

本申请人于2010年4月7日申报的发明《分布式智能绳索及其制造方法》(申请号：201010145839.6)和实用新型《一种分布式智能绳索》(申请号：201020156231.9)均未涉及高韧耐磨外套。 

发明内容

本实用新型的目的就在于填补现有技术的空白，提供一种含有高韧耐磨纤维套管的预应力绳及其制造方法。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

由高分子材料固化纤维形成的筋材，其力学性能受高分子材料影响，表现出很高的蠕变、松弛性。本实用新型提出采用预应力绳作为张拉构件，张拉完毕以后，再用压浆的方式灌注高分子胶料，使其充分浸润后予以固化。本实用新型的特点在于：在工作温度下，玻璃纤维或玄武岩纤维没有蠕变及松弛效应，实质性的效应发生在500摄氏度以上。以没有扭矩没有捻度的平行玻璃纤维或玄武岩纤维作为预应力张拉构件，张拉过程中不存在高分子材料的蠕变效应，随后也没有松弛效应，能保证优越的长期力学性能。张拉以后再进行固化，能发挥纤维的优势，又能得到高分子材料固化的稳固性。碳纤维微观结构属于晶体结构，具有一定的松弛和蠕变特性，但是其强度高、弹性模量大，与玻璃或玄武岩纤维混合使用，不仅提高整体的模量，而且兼有低模量的纤维的弹性，具有较强的抗震能力。因此，用绳而不是固化后的筋材做张拉构件，是本项发明的基本特征之一。 

在预应力绳的张拉过程中，预应力绳的表面与波纹管接触处具有很大的挤压力，以绳的张力为10,000KN计算，横向挤压力在2000到5000KN，而且绳与波纹管的接触点位移很大，往往在1到15cm，滑动摩擦力也很大。在这种情况下，裸装的平行纤维绳往往会持续断丝，降低其总体的强度。因此，绳的编织外套层成为应用此项发明的关键，本项发明在预应力绳技术基础上，进一步以耐磨的高韧性纤维外套技术，完善这一工艺。采用高韧耐磨纤维外套，是本项发明的另一个基本特征。 

具体地说，本预应力绳包括从内向外依次连接的碳纤维和玄武岩纤维合股层、高韧耐磨纤维套管和保护涂层。 

本实用新型具有下列优点和积极效果： 

1、本预应力绳采用高性能碳纤维和玄武岩纤维复合，制造出预应力绳的芯体，在芯体的外表编织一层柔软、耐磨擦、耐挤压的高韧耐磨纤维套管，并在套管上涂覆一种保护涂层，使其具有和树脂亲合性好、粘结强的预应力绳； 

2、本预应力绳自重轻、便于运输、使用和安装方便、耐腐蚀性和耐久性好；