纤维增强复合筋智能网格制造技术

本实用新型专利技术公开了一种纤维增强复合筋智能网格，通过在网格的经纬向丝束的铺设过程中，将光纤光栅传感器埋设在同向的纤维丝束中；该光纤光栅传感器是用纤维套管封装，并在铺设后与经纬向纤维丝束一同浸渍树脂、固化成型，对光纤光栅传感器与经纬向纤维丝束起始接触部位采用金属软管保护，形成具有自监测功能的智能网格。本实用新型专利技术的信号传输稳定，监测精度高，网格性能稳定，而且便于制作，适合工业化批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能结构材料，具体涉及一种纤维增强复合筋智能网格。
技术介绍
现有技术中的纤维增强复合筋网格是将碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等高性能连续纤维浸渍于环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂等形成网格状的整体复合材料。这种纤维增强复合筋网格具有轻质、高强、双向受力、施工方便、适用于普通环境、恶劣环境的优点，并能克服传统建筑材料的缺点，具有更多的应用优势，具体表现在:由纤维增强复合筋网格同时具有两个方向的增强效果，其可以方便地应用于混凝土板的增强加固，有效提高其混凝土板的承载能力，加固试件延性较好，破坏前有明显征兆；纤维增强复合筋网格通过砂浆或树脂粘贴于砌体墙体侧面，可以显著提高墙体的抗剪承载力，增强墙体的整体性，低周反复荷载试验表明了其对延性、耗能的明显提高；纤维增强复合筋网格可弯成适宜形状，并易于保持，其用于加固修复隧道顶部混凝土结构老化、混凝土脱落等病害具有很好的适用性；当然，纤维增强复合筋网格也可用于普通梁的抗剪、抗弯加固，效果及成本优于粘贴纤维布加固分布式光纤传感技术因其测试的分布性、网络性、稳定性等优点，近年来在被不断应用于结构健康监测。目前国际上分布式光纤传感技术一句其测试原理的差异主要分为强度型、干涉型和散射型等。其中基于布里渊散射机理的BOTDR、BOTDA等传感技术由于其在温度、应变测试精度高，测试距离长等方面的巨大优势，受到国内外学者的青睐。将分布式传感光纤复合进纤维复合筋网格中，可以形成一种智能结构材料。这样不仅使得脆弱的光纤在实际使用时得到很好的保护，同时在用这种纤维增强复合筋智能网格加固土木领域结构时，在实现结构补强的同时还能对结构实时监测，更好的评价结构的安全性能。开发一种保证精度、适合工业化批量生产的纤维增强智能网格制作方法已成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种纤维增强复合筋智能网格。以发挥纤维复合筋网格在结构补强中的优势，同时实现对用该智能网格加固的结构实时监测，从而对结构安全性能进行可靠评价。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术提供的纤维增强复合筋智能网格，包括纤维丝束、树脂和光纤传感器，所述纤维丝束形成纵横交错的纤维网格，所述树脂包覆于纤维网格上，所述光纤传感器与包裹于其外的纤维套管形成高精度光纤传感器，所述纤维套管的端部具有与光纤传感器粘接的锚固段。作为优选，为了保护传感器引线的信号的良好传输，所述高精度光纤传感器与纤维丝束端部的接触部位套设有金属软管。作为优选，所述金属软管埋入纤维丝束的长度不小于2cm，露出纤维丝束的长度不小于2cm0作为优选，为了使传感器对网格的形变量进行高精度的监测，所述高精度光纤传感器位于纤维网格横断面的中心位置。并在高精度光纤传感器放置过程中对其牵拉绷紧。作为优选，为了使整个传感器柔软，易于弯曲，所述高精度光纤传感器表面的纤维套管不浸渍树脂。作为优选，所述高精度光纤传感器呈S型布设在纤维网格内。所述光纤优选为无滑移光纤光纤或长标距光纤。制造时，将纤维套管封装的光纤作为高精度光纤传感器，再使用真空模压法将其与纤维丝束和树脂制成纤维筋智能网格，包括以下步骤:I)制作底模，并在底模上涂刷脱模剂；2)根据所设计纤维增强复合筋网格的间距，选择填充模尺寸，并将填充模通过螺栓安装于底模上，形成网格槽道；3)在所述底模周围，网格槽道延长线上确定纤维丝束固定卡；4)调配树脂，将纤维丝束浸渍树脂；5)沿网格槽道铺设经玮向纤维丝束，并将端部固定于所述的固定卡上；6)在纤维丝束铺设到设计量的一半时，放置高精度光纤传感器；7)铺设剩余的一半纤维丝束；8)采用树脂将形成的网格状纤维丝束完全浸润，并覆盖脱模布；9)在上述脱模布上方纤维丝束位置安放压条；10)在上述纤维网格范围内铺设导流网与导流管；11)在底模固定卡的外围不少于5cm处设置密封胶泥；12)将整个模具覆盖真空袋，且真空袋四周与密封胶泥粘结密实，开始抽真空；13)真空度达到规定值后，在真空袋表面铺设电加热毯，设置加热温度；14)持续加热与抽真空1~2小时，树脂固化，网格制作完成。有益效果:本专利技术通过用纤维套管对光纤进行封装，制成光纤传感器克服了光纤的实际操作过程中容易脆断的问题，大大提高了在工程应用、生产过程中存活率。本专利技术生产的制品具有分布式的传感和稳定的长期监测性能，具有很高的性价比。同时利用真空成型工艺，体系中不留有多余的树脂，气泡少，纤维含量高强度更高，性能更加稳定；同一制品在真空作用下，不同部分的压力是相等的，纤维丝束与光纤传感器界面粘结密实，树脂含量比较均衡，性能比较稳定；树脂的流动及固化过程在相对密闭的空间内进行，不会有大量的刺激性气味散出，比较环保；制作工艺操作简单，便于掌握，适合工业化批量生产。除了上面所述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本专利技术的纤维增强复合筋智能网格所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。【附图说明】图1是本专利技术实施例中光纤传感器结构示意图；图2是本专利技术实施例中底模及填充模的结构示意图；图3是本专利技术实施例中纤维丝束在槽道中的铺设示意图；图4是本专利技术实施例中光纤传感器的布置示意图；图5是本专利技术实施例中纤维丝束铺设完成的示意图；图6是本专利技术真空模压工艺辅助材料安装示意图；图7是图5的剖视图；图8是成型智能网格示意图；图中:1底模、2定位卡、3填充模、4螺栓、5纤维丝束、5_1纤维丝束卷、6光纤传感器、6-1光纤、6-2纤维套管、6-3锚固段、6-4弯曲段金属软管、6-5光纤传感器与纤维丝束接触部位金属软管、7-1横向压条、7-2纵向压条、8导流网、9导流管、10密封胶泥、11真空膜、12电加热毯、13树脂收集器、14真空泵、15脱模布。【具体实施方式】实施例:为了对本专利技术的工艺特征、目的和效果有更加当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合筋智能网格，包括纤维丝束、树脂和光纤传感器，所述纤维丝束形成纵横交错的纤维网格，所述树脂包覆于纤维网格上，其特征在于：所述光纤传感器与包裹于其外的纤维套管形成高精度光纤传感器，所述纤维套管的端部具有与光纤传感器粘接的锚固段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，张敏，王焰，
申请(专利权)人：东南大学，北京特希达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32