專利名稱：一種天然竹纖維光纖智能復合板材的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種天然竹纖維光纖智能復合板材，尤其是涉及一種具有自我診斷和監測功能的天然竹纖維光纖智能復合板材。
背景技術：
智能材料與結構的研究興起于20世紀80年代中期，起源于航空航天領域。很快， 智能材料在土木工程領域得到了研究與應用。智能材料的應用與發展意味著工程結構功能的增強，結構使用效率的提高，結構形式的優化和結構維護成本的降低。隨著全球經濟的發展，對橋梁與建筑等的安全性要求逐漸提高，使得智能材料與結構的健康監測技術越來越顯示出其發展的潛力和生命力。對于傳統的鋼筋混凝土而言，其健康監測的實施一般是在施工過程中對其預埋合適的傳感器，或在完工后安裝相應的傳感器。對于竹木結構而言，由于其材料的日益工業化和模數化，其結構構件一般為預制，給構件的智能化處理提供了方便。縱觀國內外對復合材料光纖傳感器的研究，大多集中在高分子材料、復合金屬材料(如飛機機身材料)等方面，而對光纖傳感器在建筑方面的應用也主要是針對大型混凝土結構預埋傳感器進行監控。天然竹纖維光纖智能復合材料將光纖傳感器引入到新型建筑材料中，使天然竹纖維復合材料的智能化成為可能。一種天然竹纖維光纖智能復合材料這種天然纖維材料在建筑領域的應用受到國內外的日益關注。國內外的相關科研工作者對光纖光柵傳感器做了大量的研究，并在很多工程上應用了光纖光柵傳感器這種新技術。但目前均是使用高分子材料或智能混凝土材料，這些材料存在能耗較高，對環境也有污染，成本也較高，加工過程也較復雜等缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種低能耗、低污染、 低成本、原料廣泛、加工簡單，同時具有強度高、穩定性強、損傷自檢、力學性能自測性能的天然竹纖維光纖智能復合板材。本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現。本實用新型之天然竹纖維光纖智能復合板材，其由竹膠合篾底層、光纖應變傳感器和竹膠合篾面層構成，所述光纖應變傳感器位于竹膠合篾底層和竹膠合篾面層之間。所述光纖應變傳感器可為有線光纖應變傳感器或無線光纖應變傳感器；當光纖應變傳感器為帶有傳感導線的有線光纖應變傳感器時，傳感導線應當伸出竹膠合篾底層和竹膠合篾面層的邊沿之外。本實用新型之天然竹纖維光纖智能復合板材的制備方法，包括以下步驟(1)按照設計要求，將若干層天然竹篾層膠合并壓制成規定厚度的膠合竹篾層，作為竹膠合篾底層；[0012](2)根據結構構件監測要求選定預埋光纖應變傳感器的型號；⑶根據對構件抗壓信號和/或抗拉信號監測的要求，確定預埋光纖應變傳感器的位置；當光纖應變傳感器為有線光纖應變傳感器時，還應確定傳感導線引出位置；(4)對準備預埋的光纖應變傳感器進行測試，以確定其性能；(5)對竹膠合篾底層準備預埋光纖應變傳感器位置進行平整化處理，并均勻涂抹一層固化膠；(6)按步驟⑶確定的位置將所需埋入的光纖應變傳感器按構件長度方向排布，并用固化膠固定；(7)對布置好光纖應變傳感器的半成品繼續刷膠并排布天然竹篾纖維層至設計厚度，作為竹膠合篾面層；(8)在固化壓力機上，固化熱壓成型，放置至常溫后，對板材邊部做整齊化處理。本實用新型天然竹纖維光纖智能復合板材為一種能夠感受和傳導特定結構構件中壓力或拉力信號的智能材料，為智能竹纖維復合材料建立結構損傷主動、在線和實時監測提供方便，應用于建筑結構的健康監測提供了可能。膠合竹材作為一種復合材料，具有強度高、耐候性好等特點，而光纖光柵具有靈敏度高、精度好、可靠性高、抗電磁干擾、抗腐蝕、 結構簡單、尺寸小的特點。將這兩者在生產過程中有機結合且能在使用中發揮各自的特性， 將使膠合竹材這種天然纖維竹材的發展邁出智能化的步伐。這種綠色智能復合建筑材料的誕生和推廣，有望取代目前的一些人造纖維智能復合材料，使智能材料更為環保和節能。相比目前的一些智能混凝土材料和高分子材料，本實用新型天然竹纖維光纖智能復合板材具有低能耗、低污染、低成本、原料廣泛、加工簡單等特點，不但在建筑結構領域，也有望在土木工程施工包裝、汽車等行業發揮綠色智能材料的作用。
圖1是本實用新型天然竹纖維光纖智能復合板材實施例的光纖應變傳感器預埋位置圖；圖2是圖1所示實施例分層結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。實施例1參照附圖，本天然竹纖維光纖智能復合板材實施例由竹膠合篾底層1、光纖應變傳感器2、竹膠合篾面層4構成，光纖應變傳感器2設有傳感導線3，光纖應變傳感器2位于竹膠合篾底層1和竹膠合篾面層4之間，傳感導線3伸出竹膠合篾底層1和竹膠合篾面層4 邊沿之外。制備方法(1)按照設計要求，將若干層天然竹篾纖維層膠合并壓制成規定厚度的膠合竹篾層，作為竹膠合篾底層1;(2)根據結構構件監測要求選定預埋光纖應變傳感器2的型號；[0029](3)根據對構件上端抗壓信號及下端抗拉信號監測的要求，確定板材中預埋光纖應變傳感器2的位置及傳感導線3引出位置(4)對準備預埋的光纖應變傳感器2進行測試，以確定其性能；(5)對竹膠合篾底層1準備預埋光纖應變傳感器2位置進行平整化處理，并均勻涂抹一層固化膠；(6)按步驟⑶確定的位置將所需埋入的光纖應變傳感器2按構件長度方向排布， 并用固化膠固定；(7)對布置好光纖應變傳感器2及傳感導線3的半成品繼續刷膠并排布天然竹篾纖維層至設計厚度，作為膠合竹篾面層4 ；(8)在固化壓力機上，在固化壓力3MPa，熱壓溫度150°C條件下，熱壓15min，放置至常溫后，對板材邊部做整齊化處理。本實施例之天然竹纖維光纖智能復合板材為一種能夠感受和傳導特定結構構件中壓力或拉力信號的智能材料，為天然竹纖維建筑材料應用于建筑結構的健康監測提供了可能。膠合竹材作為一種復合材料，具有強度高、耐候性好等特點，而光纖光柵具有靈敏度高、精度好、可靠性高、抗電磁干擾、抗腐蝕、結構簡單、尺寸小等特點。本實用新型將這兩者在生產過程中有機結合，且能在使用中發揮各自的特性，將使膠合竹材這種天然纖維材料的發展邁出智能化的步伐。
權利要求1.一種天然竹纖維光纖智能復合板材，其特征在于，由竹膠合篾底層、光纖應變傳感器和竹膠合篾面層構成，所述光纖應變傳感器位于竹膠合篾底層和竹膠合篾面層之間。
2.根據權利要求1所述的天然竹纖維光纖智能復合板材，其特征在于，所述光纖應變傳感器為無線光纖應變傳感器。
3.根據權利要求1所述的天然竹纖維光纖智能復合板材，其特征在于，所述光纖應變傳感器為有線光纖應變傳感器，有線光纖應變傳感器的傳感導線伸出竹膠合篾底層和竹膠合篾面層的邊沿之外。
專利摘要一種天然竹纖維光纖智能復合板材，其由竹膠合篾底層、光纖應變傳感器、竹膠合篾面層構成，光纖應變傳感器位于竹膠合篾底層和竹膠合篾面層之間。本實用新型天然竹纖維光纖智能復合板材繼承了普通竹纖維膠合材料強度高、穩定性強的特點，同時具有損傷自檢、力學性能自測的性能，為智能竹纖維復合材料建立結構損傷主動、在線和實時監測提供方便，可應用于建筑業、包裝業等行業。
文檔編號G01L1/24GK202088577SQ20102066423
公開日2011年12月28日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者楊瑞珍, 肖巖 申請人:長沙凱森竹木新技術有限公司