專利名稱：利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑材料的制造方法及裝置，具體是指利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造方法及裝置。
在對各種土木建筑構造物的補修以及補強施工作業時，一般的都是采取對建筑物的柱、板、梁進行補強度，其方法是按照柱、板或梁的外形尺寸剪切鐵板，然后把柱、板或梁的外部先涂上環氧樹脂，扣蓋上剪切好的鐵板，最后從外部用螺栓固定鐵板。但采用此種補強方式，使用鐵板時的重量較重，施工過程復雜，而且現場施工困難，另外，設計要求的強度比鐵板所具有的重量低，況且經過一段時間后就會出現腐蝕而降低內部永久性問題。
此外還有一種方法，是在補強部位貼上預浸料坯(prepreg)，在其上面用膠布貼壓住后，把預浸料坯(prepreg)作加熱硬化，來進行補強施工作業。采用此方法在保管時不讓預浸料坯(prepreg)硬化是很難的，而且在現場直接進行硬化作業，出現作業困難的缺點。
另外，還有利用布形態的強化纖維來補強施工的方法，在日本特許證3-222734號及日本特許證3-224901號中所示的，對補強部位的所需強度，用充足的補強碳素纖維布經過多次的、多層作疊層施工，出現時間長，施工繁瑣和施工費用高的問題。
本發明的目的是為了解決上述問題而研究開發出一種新的土木建筑構造物的補強材，并提供了該補強材的制造方法及裝置。
本發明的技術方案如下利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造方法是在密閉壓力容器內，在一定范圍的模板框中，按所需補強強度的可許厚度來重疊碳素纖維絲作疊層，并涂刷環氧樹脂，然后在其上面鋪蓋型板，用薄膜罩在模板、碳素纖維層和型板的上部，以此形成密閉成形空間，利用真空泵使薄膜內部的密閉成形空間呈真空狀態，通過向密閉壓力容器內充入不活性氣體，對薄膜外部加壓，使密閉壓力容器內的壓力達到3-10公斤/平方厘米，同時加熱，溫度維持110-140℃，經過45-130分鐘，環氧樹脂含浸在碳素纖維層中，補強材即可成型。其中碳素纖維絲作一個方向進行重疊；碳素纖維絲作疊層，層與層間作相互交叉重疊；根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層為平板型；或者根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層斷面形狀有一定角度；或者根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲的疊層有一定弧度；環氧樹脂的涂刷量是全部碳素纖維層重量的3-6％；在制造多張補強材時，在每張補強材的碳素纖維層與模板和型板之間分別鋪上冀形紙(Teflon布)后依次進行重疊，對多張重疊的補強材加壓、加熱含浸環氧樹脂成型。
利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造裝置是在密閉性壓力容器(5)內部設置有一定形狀的模板(4)，模板(4)的上部設置薄膜(11)，薄膜(11)與模板(4)之間形成密閉成形空間(13)，密閉成形空間(13)通過排氣管(7)與密閉性壓力容器(5)的外界相通，在密閉性壓力容器(5)的殼體上設置有進氣管(6)，在密閉性壓力容器(5)中設置有加熱器具(3)，加熱器具(3)設置在密閉性壓力容器(5)的內側和密閉成形空間(13)的外側，并且密閉性壓力容器(5)的殼體上設置送風扇(2)，送風扇(2)與加熱器具(3)相對應設置，同時和電機(1)配置連接。
本發明提供了在一定范圍內按所定補強強度所需的厚度來重疊碳素纖維絲，經過加熱、加壓，在真空狀態下成型的補強材，在施工過程中，避免了歷來的多次疊層碳素纖維布進行繁瑣的復雜施工過程，而本發明只需一次性施工作業來完成和滿足所需的補強要求，從而縮短了施工時間，降低施工費用，同時，根據補強部位的形態，可提供各種形狀的補強材。
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明。
圖1是本發明的裝置剖面示意圖。
圖2是圖1中A局部放大剖面示意圖。
圖3中的a,b,c,d是利用本發明補強材的補強施工工程示意圖。
1、電機2、送風扇3、加熱器具4、模板5、密閉性壓力容器 6、進氣管7、排氣管8、固定卡9、容器蓋10、密封材料11、薄膜12、模板邊框13、密閉成形空間14、型板15、碳素纖維層16、冀形紙17、補強母體18、裂縫或缺合部位19、補強板首先參考圖1對本發明的裝置進行說明。
在密閉性壓力容器(5)內部設置有一定形狀的模板(4)，模板(4)的四周上焊接有模板邊框(12)，在模板(4)的整體上部設置薄膜(11)，薄膜(11)與模板(4)之間通過密封材料(10)形成密閉成形空間(13)，密閉成形空間(13)通過排氣管(7)與密閉性壓力容器(5)的外界相通，在密閉性壓力容器(5)的殼體上設置有進氣管(6)，在密閉性壓力容器(5)中設置有加熱器具(3)，加熱器具(3)設置在密閉性壓力容器(5)的內側和密閉成形空間(13)的外側，并且密閉性壓力容器(5)的殼體上設置送風扇(2)，送風扇(2)與加熱器具(3)相對應設置，送風扇與電機(1)配置連接，在密閉性壓力容器(5)的一側設置了容器蓋(9)，容器蓋(9)通過固定卡(8)可密合密閉性壓力容器(5)。
然后結合本發明的裝置對補強材的制造方法進行說明。
在模板(4)的上部和模板邊框(12)內重疊碳素纖維層(15)，并且涂刷環氧樹脂，在其上部鋪蓋型板(14)，其中環氧樹脂的涂刷量是全部碳素纖維層重量的3-6％，然后把薄膜(11)罩在模板(4)、碳素纖維層(15)和型板(14)的上部，以此形成密閉成形空間(13)，通過進氣管(6)向密閉性壓力容器(5)內部充入不活性氣體，使其內部壓力達到3-10公斤/平方厘米，加熱器具(3)產生的熱量通過電機(1)帶動送風扇(2)吹散不活性氣體，使密閉性壓力容器(5)內部溫度均勻上升，溫度保持在110-140℃之間，同時，利用真空泵通過排氣管(7)將密閉成形空間(13)內的空氣排出到外部，使密閉成形空間(13)內呈真空狀態，碳素纖維層(15)則在真空狀態下，加壓、加熱45-130分鐘，含浸環氧樹脂的補強材即可成型。其中碳素纖維絲作一個方向進行重疊；碳素纖維絲作疊層，層與層間作相互交叉重疊；根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層為平板型；或者根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層斷面形狀有一定角度；或者根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲的疊層有一定弧度；在制造多張以上的補強材時，在每張補強材的碳素纖維層與模板和型板之間分別鋪上冀形紙(Teflon布)(16)后依次進行重疊，對多張重疊的補強材加壓、加熱含浸環氧樹脂成型。
模板(4)的材料性質接近于鋼體，使其不受壓力的影響，模板(4)和薄膜(11)上部的大部分面積承受集中的壓力，根據模板(4)、型板(14)的形狀和用于補強部位所需強度的可許厚度而制造出多種形狀的板型狀態的補強材，包括平板型、弧型，所需角度的補強材斷面形狀有“”型、“”型、“”型。
參考圖2對已制造好的補強材來進行補強工程的施工例說明如下先對柱、梁或板的補強母體中的裂縫或缺合部位(18)用刷子除掉侵透補強母體的防礙物質。用底劑涂刷裂縫處或缺合部位(18)外側上，使底劑侵透到補強母體(17)的內部，防止中性化或防止內部鋼筋的腐蝕等基礎補強作業(參照圖3-a)，然后接著在補強母體(17)的表面缺合部位(18)抹上油灰(putty)后(參照圖3-b)，涂上粘接劑，用具有補強所必要的可許強度，選擇與補強部位表面形態尺寸相同的補強板，盡一次性的接合本發明的補強板(19)(參照圖3-c)，然后往補強板(19)的表面上，涂上防止中性化和保護表面目的的保護劑，使得干燥，即可結束補強施工。(參照圖3-d)。
如上所述，利用本發明的板型補強材對補強母體的施工與利用日本特許證3-222734號和3-224907號中所示的補強材對補強母體的施工做比較，在同一條件下做試驗得出如下結果<
<p>此時的比較例1和2及本發明的實施例1時的碳素纖維絲量為200公斤/平方米，比較例3和4及本發明的實施例2時的碳素纖維絲量為300公斤/平方米。從上表的試驗結果可以看出，本發明補強材的施工效果好，達到了所需補強強度的目的，而且只需一次性補強施工，縮短了施工時間，降低了施工費用。
權利要求
1.一種利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造方法，其特征是在密閉壓力容器內，在一定范圍的模板框中，按所需補強強度的可許厚度來重疊碳素纖維絲作疊層，并涂刷環氧樹脂，然后在其上面鋪蓋型板，用薄膜罩在模板、碳素纖維層和型板的上部，以此形成密閉成形空間，利用真空泵使薄膜內部的密閉成形空間呈真空狀態，通過向密閉壓力容器內充入不活性氣體，對薄膜外部加壓，使密閉壓力容器內的壓力達到3-10公斤/平方厘米，同時加熱，溫度維持110-140℃，經過45-130分鐘，環氧樹脂含浸在碳素纖維層中，補強材即可成型。
2.一種利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造裝置，其特征是在密閉性壓力容器(5)內部設置有一定形狀的模板(4)，模板(4)的上部設置薄膜(11)，薄膜(11)與模板(4)之間形成密閉成形空間(13)，密閉成形空間(13)通過排氣管(7)與密閉性壓力容器(5)的外界相通，在密閉性壓力容器(5)的殼體上設置有進氣管(6)，在密閉性壓力容器(5)中設置有加熱器具(3)。
3.根據權利要求1所述的補強材的制造方法，其特征是碳素纖維絲作一個方向進行重疊。
4.根據權利要求1所述的補強材的制造方法，其特征是碳素纖維絲作疊層，層與層間作相互交叉重疊。
5.根據權利要求1或4所述的補強材的制造方法，其特征是根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層為平板型。
6.根據權利要求1或4所述的補強材的制造方法，其特征是根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲疊層斷面形狀有一定角度。
7.根據權利要求1或4所述的補強材的制造方法，其特征是根據模板和型板的形狀使碳素纖維絲的疊層有一定弧度。
8.根據權利要求1所述的補強材的制造方法，其特征是環氧樹脂的涂刷量是全部碳素纖維層重量的3-6％。
9.根據權利要求1所述的補強材的制造方法，其特征是在制造多張補強材時，在每張補強材的碳素纖維層與模板和型板之間分別鋪上冀形紙(Teflon布)后依次進行重疊，對多張重疊的補強材加壓、加熱含浸環氧樹脂成型。
10.根據權利要求2所述的補強材的制造裝置，其特征是加熱器具(3)設置在密閉性壓力容器(5)的內側和密閉成形空間(13)的外側，并且密閉性壓力容器(5)的殼體上設置送風扇(2)，送風扇(2)與加熱器具(3)相對應設置，同時和電機(1)配置連接。
全文摘要
本發明公開了一種利用碳素纖維的土木建筑構造物補強材的制造方法及裝置,其特征是在密閉壓力容器內設置了模板,在模板上根據所需補強強度的可許厚度來重疊碳素纖維絲作疊層,并涂刷環氧樹脂,然后用薄膜罩在其上部,對其進行加壓、加熱,使碳素纖維層在真空狀態下含浸環氧樹脂,補強材即可成型。在利用補強材進行補強施工過程中,可一次完成補強施工作業,縮短施工時間,降低施工費用,并可提供各種形狀的補強材。
文檔編號B28B1/52GK1228368SQ9810069
公開日1999年9月15日 申請日期1998年3月9日 優先權日1998年3月9日
發明者李炳玉 申請人:李炳玉