一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺，该制造工艺包含非金属增强纤维加强筋预制、增强纤维混凝土预制、含有增强纤维高铁桥梁的制造、增强纤维混凝土的养护处理、含有增强纤维高铁桥梁成品；该高铁桥梁抗震动强度高、耐候性好、使用寿命长、内部致密性好、抗冻性能优异、皲裂率低等优点。

Manufacturing Technology of High-speed Rail Bridge Containing Reinforced Fiber

The invention discloses a manufacturing process of a high-speed railway bridge containing reinforced fibers, which includes the prefabrication of non-metallic reinforced fibre reinforcing bars, reinforced fibre concrete, the manufacture of high-speed railway bridges containing reinforced fibers, the maintenance and treatment of reinforced fibre concrete, and the finished product of high-speed railway bridges containing reinforced fibers; the high-speed railway bridge has high vibration resistance, good weather resistance and long service life. It has the advantages of good internal compactness, excellent frost resistance and low chapping rate.

【技术实现步骤摘要】
一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺
本专利技术涉及一种桥梁的制造工艺，特别涉及一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺。
技术介绍
纤维增强基复合材料是从上世纪30年代首先在美国开始发展，当时的复合材料制品主要是为了满足军工和航空航天领域的需要。近年来，基于纤维热塑性复合材料的诸多优点，人们开始将研究重点转向了纤维增强热塑性或/和热固性复合材料，开始对该类材料进行持续深入的研究，纤维热塑性复合材料的产量逐渐提升，己经在众多领域得到了应用，比如航空航天、军工、汽车、电子电器、桥梁建筑加固、游艇舰船等。与热塑树脂相对比，热固性树脂具有众多优点，比如：高强度、易成型加工、一些热固性材料还具有优异的阻燃性、耐化学品、耐辐射、电绝缘性好等特性，因此纤维增强热固性复合材料发展迅猛，近年来的增长速度己经赶超纤维增强热塑性复合材料。纤维增强热塑性复合材料根据纤维的增强形式一般可以分为短纤维增强热塑性复合材料(ARFT)，长纤维增强热塑性复合材料(LFT)和连续纤维增强热塑性复合材料(CFT)。虽然纤维增强热塑性复合材成型工艺简单，易成型各种结构复杂的制品，但是受到纤维长度的限制，它们对复合材料力学性能的提升作用十分有限，跟一般填料增强的效果类似，因此其制品的应用受到了力学性能的限制。与ARFT相比，制品中LFT纤维的保留长度较长，一般均在10mm以上，此外诸如在线混炼工艺，经过螺纹元件的特殊组合，调节合适的剪切效果，甚至可以生产纤维保留长度达到30～50mm的LFT板材如此高的纤维保留长度足以显著提升复合材料的力学性能。在纤维增强复合材料中，当纤维长度超过临界长度时，随着树脂中纤维长度的增加，在材料发生破坏时，纤维通过断裂、脱粘、拔出等过程需要消耗更多的能量；此外，纤维的端部是裂纹增长的引发点，相同纤维含量的长纤维端部数量远远小于短纤维，上述这些原因使得长纤维增强复合材料力学性能明显优于短纤维增强复合材料，从而可以扩大纤维增强复合材料的应用范围。由于玻璃纤维和玄武岩纤维是连续的，在制品中，纤维保留长度基本上与制品尺寸一致，因此力学性能又能够获得进一步的提升。另外，也具有很好的可设计性，能够根据需要对制品各个方向上的性能进行设计，从而满足不同场合的需求。由于纤维的高性能及可设计性，使其能够用来作为重要的承力结构部件，达到替代常规钢材部件的目的，大大减轻最终产品的质量，降低成本，减少能耗。近年来，随着节能减排，低碳经济概念的深入人心，连续纤维增强热固性复合材料必将迎来一个重要的挑战和机遇。基于连续纤维增强热固性复合材料的优势和机遇，研究与开发新型的连续纤维增强热固性复合材料是十分必要的，尤其是高性能热固性树脂如特种热固性塑料及新兴成型工艺如缠绕等方向的开发与研究。与短纤维增强热固性复合材料相比，连续纤维增强热固性复合材料具有更加优异的力学性能，能够作为结构材料使用；再加上轻质、耐腐蚀等优点，是一种能够有效替代钢材的材料。研究与开发新型的连续纤维增强热固性复合材料是十分必要的，尤其是高性能热塑性树脂如特种工程塑料及新兴成型工艺如拉挤、缠绕等方向的开发与研究。在材料的使用过程中，不仅时刻承受着外加载荷，还需要面对不同环境的侵蚀，研究材料在这些环境因素作用下性能的变化规律，能够对材料的实际应用带来重要的指导作用。在中国专利号码No：CN201710306331.1中介绍了免蒸汽养护的高铁桥梁的生产方法及专用混凝土。在中国专利号码No：CN201710859755.0中介绍了固态颗粒增强的环氧树脂，在其中所采用的固态颗粒为纳米颗粒。在中国专利号码No：CN201710843698.7中介绍了一种轻质碳纤维环氧树脂复合环保板。虽然连续非金属纤维可以使复合材料中的纤维长度保持与复合材料外形相同的长度，但是，非金属纤维的在环氧树脂浸渍混合物中的浸渍程度就成为一个十分重要的环节了，同时，由于金属材料存在的可弯曲性与浸渍固化后的非金属纤维加强筋存在不能弯曲的性质，因此，在采用非金属纤维的热固性复合材料时，需要事先将其弯曲到模具所需的形状，便于非金属增强纤维的热固性复合材料的应用。本专利技术为了克服连续长纤维的浸渍和环氧树脂在加入固化剂之后浸渍混合物流动性的困难，采用了一种相对简单的处理工艺，既解决了非金属纤维的连续浸渍，又解决了环氧树脂浸渍混合物流动性问题，其目的是一方面控制用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋直径，另外一方面是提高用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的韧性，还有一个方面是延长用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的使用寿命，同时提高用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的抗冲击强度。本专利技术的目的是研究一种用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的制造工艺，解决非金属纤维在环氧树脂固化后会出现的问题，即刚性增加，韧性降低问题，同时提高了非金属纤维加强筋耐受超低温耐的能力。
技术实现思路
：本专利技术提供了一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺，目的是解决非金属纤维在环氧树脂固化后出现的刚性增加，韧性降低问题，同时提高非金属纤维加强筋耐受超低温耐的能力，延长用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的使用寿命，同时提高用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋的抗冲击强度。本专利技术的技术方案是：一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺，该工艺包括非金属增强纤维加强筋预制、增强纤维混凝土预制、含有增强纤维高铁桥梁的制造、增强纤维混凝土的养护处理、含有增强纤维高铁桥梁成品，具体制造工艺如下：(1)将AR型玻璃长纤维和玄武岩长纤维以20～30∶80～70的质量比，输入纤维成捻机编织成128支的纤维线；(2)将步骤(1)得到的纤维线输入纤维绳编织机织成直径为6～8mm的纤维绳；(3)将步骤(2)得到的纤维绳再输入纤维绳编织机织成直径为12～32mm的非金属纤维绳；(4)将EP01441-310环氧树脂、二丁酯、固化剂T31、丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂以质量比为100︰8～13︰6～9︰6～11︰60～100︰90～130混合均匀，其中，先倒入EP01441-310环氧树脂，再分数次倒入二丁酯，搅拌均匀，再数次倒入固化剂T31搅拌均匀，然后依次倒入丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂，搅拌均匀，即得含有环氧树脂的可浸渍混合物；(5)将步骤(4)得到的含有环氧树脂的可浸渍混合物从漏斗向下输入U型槽，将步骤(3)所述的非金属纤维绳以0.3～0.9m/min的速率从U型槽的左侧输入，并以6～9prm的速率转动所述非金属纤维绳，当非金属纤维绳在U型槽中经过充分浸渍后，从U型槽的右边输出，分别剪切成50.40m和14.20m长的环氧树脂浸渍非金属纤维绳，用14.2m中的12.3m将弯制成上底长为5.80m，下底长为3.80m，边长为2.30m倒等腰梯形形状，直接输入固化工艺工序；(6)将步骤(5)所述的经过充分浸渍的非金属纤维绳输入非金属纤维固化甬道内，在温度为68～88℃的条件下，固化3～4h，制成直径为14～32mm的非金属纤维加强筋；(7)将步骤(6)所述的非金属纤维加强筋和直径相同的HRBF400E螺纹钢，制成上底长5.80m、下底宽3.80m、边长2.30m、总长为49.80m的倒等腰梯形形状的高铁桥梁加强筋网格，其中非金属加强筋间隔分布，且网格长和宽分别为0.10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺，所述工艺包括非金属增强纤维加强筋预制、增强纤维混凝土预制、含有增强纤维高铁桥梁的制造、增强纤维混凝土的养护处理、含有增强纤维高铁桥梁成品，其特征在于，所述制造工艺为：（1）将AR型玻璃长纤维和玄武岩长纤维以20～30︰80～70的质量比，输入纤维成捻机编织成128支的纤维线；（2）将步骤（1）所述的纤维线输入纤维绳编织机织成直径为6～8mm的纤维绳；（3）将步骤（2）所述的纤维绳再输入纤维绳编织机织成直径为12～32mm的非金属纤维绳；（4）将EP01441‑310环氧树脂、二丁酯、固化剂T31、丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂以质量比为100︰8～13︰6～9︰6～11︰60～100︰90～130混合均匀，其中，先倒入EP01441‑310环氧树脂，再分数次倒入二丁酯，搅拌均匀，再数次倒入固化剂T31搅拌均匀，然后依次倒入丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂，搅拌均匀，即得含有环氧树脂的可浸渍混合物；（5）将步骤（4）所述的含有环氧树脂的可浸渍混合物从漏斗向下输入U型槽，将步骤（3）所述的非金属纤维绳以0.3～0.9m/min的速率从U型槽的左侧输入，并以6～9prm的速率转动所述非金属纤维绳，当非金属纤维绳在U型槽中经过充分浸渍后，从U型槽的右边输出，分别剪切成50.40m和14.20m长的环氧树脂浸渍非金属纤维绳，用14.2m中的12.3m将弯制成上底长为5.80m，下底长为3.80m，边长为2.30m倒等腰梯形形状，直接输入固化工艺工序；（6）将步骤（5）所述的经过充分浸渍的非金属纤维绳输入非金属纤维固化甬道内，在温度为68～88℃的条件下，固化3～4h，制成直径为14～32mm用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋；（7）将步骤（6）所述的非金属纤维加强筋和直径相同的HRBF400E螺纹钢，制成上底长5.80m、下底宽3.80m、边长2.30m、总长为49.80m的倒等腰梯形形状的高铁桥梁加强筋网格，其中非金属加强筋间隔分布，且网格长和宽分别为0.10m和0.10m，并装入总长为50.0m、上底宽为6.0m、下底宽为4.0m、边长厚为2.50m的高铁桥梁加强筋网格模具中待用；（8）将P042.5R水泥、高铝水泥、减水剂、石英砂、河沙、砾石、短纤维、聚脲乳液、水以500～550︰60～80︰15～20︰50～80︰800～1000︰1000～1300︰18～28︰6～9︰110～140kg/m3的比例加入混凝土搅拌机中，搅拌均匀；（9）将步骤（8）所述混合好的混凝土输入置有步骤（7）所述的高铁桥梁加强筋网格模具中，浇筑成高铁桥梁；（10）将步骤（9）所述的高铁桥梁与模具一起置入温度为16～22℃的养护厢中，在养护厢的顶部和两侧配置有12个水蒸汽喷雾口，每个水蒸汽喷雾量为180～220L/h，并在顶部配置14个Φ80的蒸汽出口，当高铁桥梁养护60～72h定型之后，再置入温度为22～24℃的养护厢中，养护厢的顶部和两侧配置有36个喷水雾口，每个喷水雾量为320～460L/h，并在两侧配置24个Φ90的水雾出口，从预埋处测定高铁桥梁内部温度，当高铁桥梁内部温度与养护箱的内部环境温度相同时，再置入水温为26～28℃的水箱中，养护216～288h，就制成了高铁桥梁。...

【技术特征摘要】
1.一种含有增强纤维高铁桥梁的制造工艺，所述工艺包括非金属增强纤维加强筋预制、增强纤维混凝土预制、含有增强纤维高铁桥梁的制造、增强纤维混凝土的养护处理、含有增强纤维高铁桥梁成品，其特征在于，所述制造工艺为：（1）将AR型玻璃长纤维和玄武岩长纤维以20～30︰80～70的质量比，输入纤维成捻机编织成128支的纤维线；（2）将步骤（1）所述的纤维线输入纤维绳编织机织成直径为6～8mm的纤维绳；（3）将步骤（2）所述的纤维绳再输入纤维绳编织机织成直径为12～32mm的非金属纤维绳；（4）将EP01441-310环氧树脂、二丁酯、固化剂T31、丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂以质量比为100︰8～13︰6～9︰6～11︰60～100︰90～130混合均匀，其中，先倒入EP01441-310环氧树脂，再分数次倒入二丁酯，搅拌均匀，再数次倒入固化剂T31搅拌均匀，然后依次倒入丙酮、P042.5R水泥、粒径2.0～3.0mm的石英砂，搅拌均匀，即得含有环氧树脂的可浸渍混合物；（5）将步骤（4）所述的含有环氧树脂的可浸渍混合物从漏斗向下输入U型槽，将步骤（3）所述的非金属纤维绳以0.3～0.9m/min的速率从U型槽的左侧输入，并以6～9prm的速率转动所述非金属纤维绳，当非金属纤维绳在U型槽中经过充分浸渍后，从U型槽的右边输出，分别剪切成50.40m和14.20m长的环氧树脂浸渍非金属纤维绳，用14.2m中的12.3m将弯制成上底长为5.80m，下底长为3.80m，边长为2.30m倒等腰梯形形状，直接输入固化工艺工序；（6）将步骤（5）所述的经过充分浸渍的非金属纤维绳输入非金属纤维固化甬道内，在温度为68～88℃的条件下，固化3～4h，制成直径为14～32mm用于高铁桥梁的非金属纤维加强筋；（7）将步骤（6）所述的非金属纤维加强筋和直径相同的HRBF400E螺纹钢，制成上底长5.80m、下底宽3.80m、边长2.30m、总长为49.80m的倒等腰梯形形状的高铁桥梁加强筋网格，其中非金属加强筋间隔分布，且网格长和宽分别为0.10m和0.10m，并装入总长为50.0m、上底宽为6.0m、下底宽为4.0m、边长厚为2.50m的高铁桥梁加强筋网格模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逊，
申请(专利权)人：德阳科吉高新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51