[发明专利]一种FRP‑三维间隔织物增强水泥基复合材料布及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于三维间隔织物增强水泥基复合材料布的纤维增强树脂复合材料(FRP)/混凝土复合结构及其制造方法。属于建筑构件技术、军事防护领域。

背景技术：

三维间隔织物增强水泥基复合材料布的概念在2005年在英国首次被Brewin和Crawford提出，并应用于实际生产，已成功应用于民用和军用工程领域。由于其快凝早强、像布一样柔软、可以铺设成任意形状、无需搅拌和模具成型、应用时仅需在其表面喷洒水即可、厚度仅3-20mm、施工方便、便与运输等优点，在山体护坡、水下管道保护、隧道保护、沟渠内衬、防护帐篷、等领域发挥了很好的作用。近几年我国有学者对其进行研究，从水泥基体改性，三维间隔织物格局两个方面来优化其材料整体力学性能，并在军事领域得到应用并申请了一种三维间隔织物增强水泥基复合材料布的专利。由于三维间隔织物增强水泥基复合材料布是将水泥粉体密实填充后加水硬化形成的复合材料布，虽然三维间隔织物的增强作用有效提高了水泥基材料的延展性，纤维布局在阻止水泥基进一步开裂方面起到一定的作用使其拉伸弯曲过程呈现多缝开裂模式。但是由于其独特的成型过程(即干粉填充、洒水硬化)，使其又有较低的密实度，从而导致较低的强度。而且三维间隔织物为表层面纱与中间桩纱编织结合，较为疏松，无论是表层织物还是三维间隔织物整体的拉伸弹性模量远低于水泥基体。在破坏初始阶段无法发挥织物的拉伸增强作用。因此三维间隔织物增强水泥基复合材料布的拉伸初裂强度很低，同样在弯曲破坏时，受拉面很容易开裂，导致其弯曲强度也很低。虽然后期有应变硬化趋势，但其整体强度依然很低。作为大幅面应用的水泥基薄层材料，其拉伸/弯曲强度很低，从而大大限制了三维间隔织物增强水泥基复合材料在建筑构件技术领域的应用。而且现有三维间隔织物水泥基复合材料布较低防弹性能很大程度上限制了该材料在军事防护领域的应用，迫切需要提高三维间隔织物增强水泥基复合材料布的综合力学性能和防弹性能，但国内外尚未有相关研究。

纤维增强复合树脂材料FRP(Fiber Reinforced Polymer)是由纤维增强的聚合物基质的复合材料，所述的纤维通常为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，通常利用环氧树脂，聚酯苯酚甲醛树脂等来复合作用，拉强度高，是一般钢筋的2至10倍，同时其密度只有钢材的1/5至1/3；此外其耐腐蚀抗疲劳性能好。FRP的商用开始二十世纪三十年代，最初用于航空领域，后在汽车、船舶、建筑、防弹装甲等领域得到利用。二十世纪八十年代后期，北美、日本、欧洲等一些发达国家对FRP在土木工程领域的应用研究才开始活跃。FRP可应用于任何需要减轻重量、精密工程、简化结构及生产和操作的设计方案。在建筑领域的应用主要集中于梁、柱、板。可用于结构修复和加固。拥有良好的可设计性，可根据工程需要采用不同种类的纤维材料及纤维含量和铺陈方式等不同工艺设计出不同强度指标、弹性模量及特殊性能需求的产品。将FRP应用在混凝土可以综合发挥两者的优势，即混凝土拥有较高的抗压强度和较低的成本，又拥有FRP高的抗拉强度，及良好的耐腐蚀抗疲劳性能。同时提高复合构件的在军事防护领域应用中的抗侵彻性能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种FRP-三维间隔织物增强水泥基复合材料布及其制造方法。以期达到提高三维间隔织物增强水泥基复合材料布的综合力学性能以及抗侵彻性能，解决其拉伸强度和弯曲强度低的问题。

技术方案：

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种FRP-三维间隔织物增强水泥基复合材料布，包括三维间隔织物和填充在所述三维间隔织物内的水硬性无机粉末部分，所述三维间隔织物包括疏织织布层、纤维丝层和密织织布层，所述水硬性无机粉末通过疏织织布层填充到三维间隔织物中，其特征在于：在所述疏织织布层的外表面还粘贴有一层FRP纤维布。

所述FRP纤维布为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等一种或多种纤维以多种形式编织的纤维布或无纬布。所选FRP纤维布的抗拉强度及拉伸弹性模量需大于或远大于混凝土帆布本身的拉伸弹性模量及拉伸强度。

所述FRP纤维布与所述疏织织布层通过环氧树脂或者结构型聚氨酯进行粘接。