專利名稱：一種混雜碳纖維布的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種混雜碳纖維布。
背景技術：
隨著城市基礎設施的老化、大規模震災等自然災害的不斷發生以及其他一些問題的不斷出現，人們逐漸提高了對構造物修復及加固的認識。以前，主要采用在構造物表面粘貼鋼板，或增厚混凝土等施工方法。最近主要采用在構造物表面粘貼纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)的加固施工方法，由于該施工方法具有良好的施工性及優良的耐腐蝕性等優點，而被廣泛地認可和應用，現已漸漸取代傳統的加固方法而成為主要的加固施工方法。然而，應用無預應力片材外粘法進行抗彎加固時，存在以下幾個問題①由于界面的抗剪能力有限，在未有效發揮纖維片材高強度等作用的情況下便發生脫落剝離等現象；②無法恢復結構物既存的損傷；③很難提高結構物的初期裂縫荷載、鋼筋屈服強度、裂縫寬度等結構性能指標。因此，有必要導入張拉片材外粘法進行抗彎加固。
對于通過粘貼處于拉伸狀態的連續纖維布而向結構導入預應力的張拉粘結加固技術，存在以下兩個難點①為了導入高的預應力，必須在粘貼前用樹脂將連續纖維布進行含浸(即用特定的樹脂對纖維進行浸潤)并硬化，這樣不僅導致施工工序的增加，也造成了產品在質量管理和運輸上的困難；②由于FRP復合材料缺乏柔軟性，其粘著性能和施工性上均存在一定的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有良好張拉性能的混雜碳纖維布。
本發明所提供的混雜碳纖維布，是沿碳纖維布的長度方向上間隔含浸有樹脂。
其中，常用的樹脂有FR-E3P環氧樹脂等，含浸間隔為300mm-2000mm。
為了能有效傳遞和吸收混雜碳纖維布在使用過程中早期局部斷裂所產生的沖擊力，所述碳纖維布上還鋪設有至少一層PBO(Poly-para-phenylene-Benzo-bis-Oxazole)連續纖維布。
為了更好地改善碳纖維布的張拉能力，碳纖維布的上、下面各鋪設有一層PBO連續纖維布。所述碳纖維布與PBO連續纖維布之間含浸的部分用FR-E3P環氧樹脂連接外，其他部分均處于非含浸狀態。
本發明采用部分含浸的方法，即在纖維方向上每隔一定間隔用樹脂進行一定長度的含浸，提高了纖維布的張拉強度和張拉的均勻性，并通過混雜PBO連續纖維布來控制碳纖維布的早期局部破壞和連鎖性的斷裂，并吸收碳纖維布早期部分斷裂所帶來的沖擊，使得混雜碳纖維布具有良好的張拉強度。本發明的部分含浸混雜纖維片材優點在于①工序簡單，柔軟性好，可避免全面含浸混雜纖維片材張拉技術所存在的問題；②與無含浸混雜纖維片材相比，材料的張拉強度有了較大地提高，可廣泛應用于的構造物修復及加固。


圖1為拉伸實驗測試方法1的結構示意圖；圖2為拉伸實驗測試方法2的結構示意圖；圖3為拉伸實驗測試方法3的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1、混雜碳纖維布一、拉伸實驗測試方法1、如圖1所示，將長為130mm碳纖維布11兩個端部13用樹脂含浸。在碳纖維布21兩端裝上玻璃層合板14以便于裝夾和保護試件的端部在加載的過程中不受損傷，然后在10tf萬能試驗機上以1KN/Min.的速度進行拉伸試驗，此外，在試件的中央部分12上設置一個位移計15以測量纖維布的形變，載荷是通過10噸加載元件來測量。
2、如圖2A所示，將長為2m的纖維布試件21的中央部分22以外的兩個端部23用樹脂含浸。通過焊有PC鋼棒接合器25的鋼板24對兩端部23進行夾接，再用螺栓26將接合器夾緊。在其中的一個端部，通過孔式千斤頂以5KN/Min的速度對纖維布進行張拉并通過測力元件進行記錄下荷載。此外，纖維布21的應變通過粘貼在纖維布上的應變片27進行測量。圖2B是圖2A的局部放大圖。
3、如圖3所示，將長度為10m的試件纖維布31，用鋼板32對含浸部分進行裝夾固定在張拉裝置33上，以5KN/Min的速度對纖維布進行張拉。
二、混雜碳纖維布的拉伸實驗結果將一層PBO連續纖維布與一層碳纖維布(纖維布長度為2m)用日本日鐵復合材料株式會社生產的FR-E3P環氧樹脂(其拉伸強度大于29N/mm2、彎曲強度大于39N/mm2、拉伸剪斷強度大于9.8N/mm2、主劑與硬化劑之比為2∶1)進行含浸，含浸間隔分別為400mm、850mm，混雜(將PBO鋪設在碳纖維布上，需要含浸的部分用FR-E3P樹脂對PBO及碳纖維布同時進行含浸)，并以碳纖維樹脂增強復合材料CFRP(其設計張拉強度為3400N/mm2，該材料的性能詳見由日本碳纖維加固補強方法技術研究會于1998年3月編制發行的“采用碳纖維布對混凝土進行加固補強的設計施工手冊”；而PBO連續纖維布的設計張拉強度為3500N/mm2，無含浸碳纖維布的設計張拉強度為CFRP設計張拉強度的37.5～41.5％)為對照，按測試方法2進行拉伸實驗，實驗結果表明，混雜碳纖維布的斷裂強度是碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的58.8～65.2％，拉伸試驗中沒有聽到微小的斷裂音，完全斷裂的時候PBO連續纖維布和部分含浸碳纖維布同時發生斷裂。
將一層PBO連續纖維布與一層碳纖維布用FR-E3P樹脂進行含浸混雜，含浸間隔為1000mm，纖維布長度為2m，按測試方法3進行拉伸實驗，并以碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)為對照，實驗結果表明，含浸間隔為1000mm的部分含浸混雜碳纖維布的斷裂強度是碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的53.1～62.8％，而兩者無含浸混雜的混雜碳纖維布的斷裂強度是碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的43.1～43.9％，當達到設計強度10％左右的時候開始聽見微小的斷裂聲音，然后碳纖維布的斷裂率先發生。
將2層PBO連續纖維布與一層碳纖維布(以FR-E3P樹脂進行含浸，含浸間隔為1000mm、試驗長度為2m)混雜，拉伸實驗結果表明，混雜碳纖維布的斷裂強度能夠達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的56.6～57.0％，和使用1層PBO連續纖維布的相比，大致在相同的應變幅度下發生斷裂。以2層PBO連續纖維布與一層碳纖維布(試驗長度為2m，無含浸混雜)作為對照，其拉伸實驗結果表明，混雜碳纖維布的斷裂強度能夠達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的52.1～53.0％，說明采用部分含浸的方法能提高混雜纖維布的張拉強度。
將2層PBO連續纖維布與一層碳纖維布(以FR-E3P樹脂進行含浸，含浸間隔為400mm、試驗長度為2m)混雜，混雜碳纖維布的斷裂強度能夠達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的58.6～76.9％，和使用1層PBO連續纖維布的相比，斷裂強度提高，即通過增加混雜纖維布中PBO連續纖維布的層數，張拉能力也能夠達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的60～70％。
將一層部分含浸碳纖維布(以FR-E3P樹脂進行含浸，含浸間隔為1米以內、試驗長度為2m)進行拉伸實驗，結果表明，該部分含浸碳纖維布的斷裂強度能夠達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的36.2～49.3％。
以上結果說明，本發明的部分含浸混雜碳纖維布的拉伸強度能達到碳纖維樹脂增強復合材料(CFRP)設計張拉強度的60～70％(通過增加混雜纖維布中PBO連續纖維布的層數和調整含浸間隔等方法可以達到)，這樣就能夠充分滿足實際要求，并可以根據不同結構需要導入的預應力的不同，進行調整如改變PBO纖維布的層數，含浸間隔的距離等。
權利要求
1.一種混雜碳纖維布，是沿碳纖維布的長度方向上間隔含浸有樹脂。
2.根據權利要求1所述的混雜碳纖維布，其特征在于所述樹脂為FR-E3P環氧樹脂。
3.根據權利要求2所述的混雜碳纖維布，其特征在于所述間隔的距離為300mm-2000mm。
4.根據權利要求1-3任一所述的混雜碳纖維布，其特征在于所述碳纖維布上還鋪設有至少一層PBO連續纖維布。
5.根據權利要求4所述的混雜碳纖維布，其特征在于所述碳纖維布的上、下面各鋪設有一層PBO連續纖維布。
6.根據權利要求4所述的混雜碳纖維布，其特征在于所述碳纖維布與PBO連續纖維布之間含浸的部分用FR-E3P環氧樹脂連接。
全文摘要
本發明公開了一種混雜碳纖維布。本發明所提供的混雜碳纖維布，是沿所述碳纖維布的長度方向上間隔含浸有樹脂。本發明采用部分含浸的方法，在纖維布上間隔含浸樹脂，提高了纖維布的張拉強度和張拉的均勻性，并通過混雜PBO連續纖維布來控制碳纖維布的早期局部破壞和連鎖性的斷裂，吸收碳纖維布早期部分斷裂所帶來的沖擊，使得混雜碳纖維布具有良好的張拉強度，可廣泛應用于的構造物修復及加固。
文檔編號D06M23/00GK1896370SQ20051008284
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月11日 優先權日2005年7月11日
發明者吳智深, 巖下健太郎, 岳清瑞, 楊勇新, 林啟司, 樋口哲郎, 村上信吉, 島田政紀, 一柳隆治 申請人:吳智深, 岳清瑞, 巖下鍵太郎, 楊勇新, 林啟司, 樋口哲郎, 村上信吉, 島田政紀