本發(fā)明涉及土木工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種加筋加固結(jié)構(gòu)，具體涉及一種環(huán)狀碳纖維土工格柵。
背景技術(shù)：
：碳纖維是有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)，是一種具有很高強(qiáng)度和模量的耐高溫纖維。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度達(dá)3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量高于鋼，為230-430Gpa。碳纖維由于具有優(yōu)異的性能，可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。中國專利公開號CN2753792Y于2006年1月25日授權(quán)了一種“碳纖維土工格柵”，其技術(shù)特征在于：具有涂層、網(wǎng)布，涂層涂覆在網(wǎng)布的外圍，所述的網(wǎng)布采用碳纖維經(jīng)精編機(jī)編織成的網(wǎng)格布。由于網(wǎng)布采用碳纖維為材料，經(jīng)精編機(jī)編織而成，從而充分利用了碳纖維材料高抗拉強(qiáng)度的特性，使工程質(zhì)量得到有效保證。中國專利公開號CN104895040A，于2015年9月9日公開了一種“碳纖維高強(qiáng)土工格柵”，包括包裹層，包裹層由熱塑性聚合物、填料、炭黑及加工助劑經(jīng)擠出機(jī)熔融擠出制備而成，格柵筋條由包裹層包裹連續(xù)的碳纖維束制備而成。再有土工格柵筋條交錯排列連接成不同的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在以上專利中，雖然在格柵制取的過程中添加了碳纖維束，但是僅僅在制取材料方面進(jìn)行了改變，對于同時改變格柵的組成材料及格柵的筋帶結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)格柵的性能的研究仍十分欠缺。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗拉強(qiáng)度好和抗蠕變性能好，使用壽命長的環(huán)狀碳纖維土工格柵。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，提供一種環(huán)狀碳纖維土工格柵，包括多條筋帶，所述多條筋帶交錯排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自筋帶與筋帶的交叉處形成結(jié)點(diǎn)，所述筋帶由內(nèi)至外依次包括中心碳纖維層、內(nèi)熱塑性聚合物層、外部碳纖維層和外部熱塑性聚合物層，所述中心碳纖維層包裹于所述內(nèi)熱塑性聚合物層內(nèi)，所述內(nèi)熱塑性聚合物層包裹于所述外部碳纖維層內(nèi)，所述外部碳纖維層包裹于所述外部熱塑性聚合物層內(nèi)。碳纖維層的設(shè)置增強(qiáng)了筋帶的抗拉強(qiáng)度，提高了筋帶的抗蠕變性能，并且具有很好的抗腐蝕效果，從而增加了土工格柵的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性能，延長了格柵的使用壽命；并且本發(fā)明的筋帶設(shè)置為依次包裹的多層結(jié)構(gòu)，碳纖維層和熱塑性聚合物層間隔分布，提高了筋帶的機(jī)械強(qiáng)度，且制作工藝簡單，價格低廉。優(yōu)選的，所述熱塑性聚合物層包括PP、PE、PA6、PA66、PVC、PC、POM和PS中的至少一種，經(jīng)擠出機(jī)融為一體擠出制備而成。優(yōu)選的，所述熱塑性聚合物層還包括熱塑性彈性體和增強(qiáng)填料，所述熱塑性彈性體為三元乙丙與丁苯橡膠的混合物，所述增強(qiáng)填料為納米碳酸鈣、納米二氧化硅、玻璃纖維中的至少一種。熱塑性彈性體的加入增強(qiáng)了熱塑性聚合物的的耐候性與耐老化性，同時使格柵的彈性能進(jìn)一步增強(qiáng)，提高了該格柵的抗沖擊性能；納米碳酸鈣用作塑料填料具有增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用，提高格柵的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性，可改善塑料制品加工過程中的流動性，提高其成型性；納米二氧化硅是超細(xì)納米級的白色粉末，可均勻分散在熱塑性彈性體和熱塑像聚合物的基體材料的共混物的空隙中，提高共混物的抗拉強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度，同時，能夠改善共混物的加工流動性，使加工的復(fù)合材料質(zhì)地均勻，強(qiáng)度較高。優(yōu)選的，所述碳纖維的類型為T700SC-12000-50C。優(yōu)選的，所述中心碳纖維層位于所述筋帶的中心位置，所述中心碳纖維層的寬度為4mm-5mm，厚度為1mm-3mm。優(yōu)選的，所述中心碳纖維層是由碳纖維束經(jīng)壓實(shí)機(jī)擠壓到需要厚度，然后經(jīng)切割機(jī)切割到需要的尺寸而成。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包含以下有益效果：本發(fā)明提供一種環(huán)狀碳纖維土工格柵，包括多條筋帶，所述多條筋帶交錯排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自筋帶與筋帶的交叉處形成結(jié)點(diǎn)，所述筋帶由內(nèi)至外依次包括中心碳纖維層、內(nèi)熱塑性聚合物層、外部碳纖維層和外部熱塑性聚合物層，所述中心碳纖維層包裹于所述內(nèi)熱塑性聚合物層內(nèi)，所述內(nèi)熱塑性聚合物層包裹于所述外部碳纖維層內(nèi)，所述外部碳纖維層包裹于所述外部熱塑性聚合物層內(nèi)。本發(fā)明中，碳纖維層的設(shè)置增強(qiáng)了筋帶的抗拉強(qiáng)度，提高了筋帶的抗蠕變性能，并且具有很好的抗腐蝕效果，從而增加了土工格柵的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性能，延長了格柵的使用壽命；且本發(fā)明的筋帶設(shè)置為依次包裹的多層結(jié)構(gòu)，碳纖維層和熱塑性聚合物層間隔分布，多層碳纖維層的設(shè)置使抗腐蝕效果更好，進(jìn)一步提高了筋帶的機(jī)械強(qiáng)度，且制作工藝簡單，價格低廉。附圖說明為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見的，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)狀碳纖維土工格柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的A-A剖視圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種環(huán)狀碳纖維土工格柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為筋帶的A-A剖視圖。圖5為筋帶的B-B剖視圖。圖中所示：筋帶1、結(jié)點(diǎn)2、中心碳纖維層11、內(nèi)熱塑性聚合物層12、外部碳纖維層13、外部熱塑性聚合物層14。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1參見圖1，所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)狀碳纖維土工格柵的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可知，所述環(huán)狀碳纖維土工格柵包括多條筋帶1，所述多條筋帶1交錯排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自筋帶與筋帶的交叉處形成結(jié)點(diǎn)2，所述筋帶1如圖2所示，由內(nèi)至外依次包括中心碳纖維層11、內(nèi)熱塑性聚合物層12、外部碳纖維層13和外部熱塑性聚合物層14，所述中心碳纖維層11包裹于所述內(nèi)熱塑性聚合物層12內(nèi)，所述內(nèi)熱塑性聚合物層12包裹于所述外部碳纖維層13內(nèi)，所述外部碳纖維層13包裹于所述外部熱塑性聚合物層14內(nèi)。本實(shí)施例中，所述筋帶1分為橫向放置和豎向放置兩種，橫向放置的筋帶1和豎向放置的筋帶1交叉形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自橫向放置的筋帶1和豎向放置的筋帶1的交叉處形成結(jié)點(diǎn)2，非交叉處形成矩形單元，如圖1所示，所述結(jié)點(diǎn)2的四個邊設(shè)置為弧形結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述結(jié)點(diǎn)2的邊還可以是直線型的，即結(jié)點(diǎn)為規(guī)則的四邊形；所述筋帶1設(shè)置為依次包裹的多層結(jié)構(gòu)，如圖2所示，最內(nèi)層為中心碳纖維層11，最外層為外部熱塑性聚合物層14，碳纖維層和熱塑性聚合物層間隔設(shè)置，碳纖維的加入增強(qiáng)了筋帶1的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性能，并且使筋帶1具有良好的抗腐蝕性能，延長了筋帶1的使用壽命，從而使筋帶1交錯排列形成的土工格柵具有上述優(yōu)異性能，可廣泛應(yīng)用于坡面防護(hù)、擋土墻等工程中。進(jìn)一步，所述中心碳纖維層11位于所述筋帶1的中心位置，所述中心碳纖維層11的寬度為4-5mm，厚度為1-3mm。此厚度和寬度設(shè)置是筋帶1包括四層結(jié)構(gòu)，即中心碳纖維層11、內(nèi)熱塑性聚合物層12、外部碳纖維層13和外部熱塑性聚合物層14的前提下，中心碳纖維層11的最佳尺寸。本實(shí)施例中，所述中心碳纖維層11的厚度為3mm，寬度為5mm。本實(shí)施例中，所述熱塑性聚合物層包括PP和PE的混合物，還包括熱塑性彈性體和增強(qiáng)填料，所述的熱塑性彈性體為三元乙丙與丁苯橡膠的混合物，所述的增強(qiáng)填料為納米碳酸鈣，所述的碳纖維的類型為T700SC-12000-50C，中心碳纖維層11是由碳纖維束經(jīng)壓實(shí)機(jī)擠壓到厚度為3mm，然后經(jīng)切割機(jī)切割到寬度為5mm而成。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述筋帶1的最外層外部熱塑性聚合物層14的外部還可以繼續(xù)設(shè)置碳纖維層，使外部熱塑性聚合物層14包裹于其中，所述碳纖維層的外部繼續(xù)設(shè)置熱塑性聚合物層，使碳纖維層包裹于熱塑性聚合物層內(nèi)，以此類推，一條筋帶1可以包括更多層的結(jié)構(gòu)，由內(nèi)而外設(shè)置為碳纖維層和熱塑性聚合物層的間隔排列，具體的層數(shù)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，所述中心碳纖維層11的寬度和厚度也根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。實(shí)施例2本實(shí)施例提供的環(huán)狀碳纖維土工格柵的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例1相同，不同的是，本實(shí)施例中的中心碳纖維層11的厚度為1mm，寬度為4mm。本實(shí)施例中，所述熱塑性聚合物層包括PA6、PA66和PVC的混合物，還包括熱塑性彈性體和增強(qiáng)填料，所述的熱塑性彈性體為三元乙丙與丁苯橡膠的混合物，所述的增強(qiáng)填料為納米二氧化硅，所述的碳纖維的類型為T700SC-12000-50C，中心碳纖維層11是由碳纖維束經(jīng)壓實(shí)機(jī)擠壓到厚度為1mm，然后經(jīng)切割機(jī)切割到寬度為4mm而成。實(shí)施例3本實(shí)施例提供一種環(huán)狀碳纖維土工格柵，其包括多條筋帶1，所述多條筋帶1交錯排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自筋帶與筋帶的交叉處形成結(jié)點(diǎn)2，所述筋帶1的結(jié)構(gòu)如圖4所示，筋帶1內(nèi)部設(shè)置回形針形狀的碳纖維層，且碳纖維層的厚度為2mm，寬度為5mm，所述回形針形狀的空隙內(nèi)填充熱塑性聚合物材料，在回形針形狀的碳纖維層的外側(cè)再包裹熱塑性聚合物材料，使碳纖維材料和熱塑性聚合物材料緊密結(jié)合，提高筋帶1的機(jī)械性能；本實(shí)施例的熱塑性聚合物層包括PC、POM和PS的混合物，還包括熱塑性彈性體和增強(qiáng)填料，所述的熱塑性彈性體為三元乙丙與丁苯橡膠的混合物，所述的增強(qiáng)填料為玻璃纖維，所述的碳纖維的類型為T700SC-12000-50C。實(shí)施例4本實(shí)施例提供一種環(huán)狀碳纖維土工格柵，其包括多條筋帶1，所述多條筋帶1交錯排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自筋帶與筋帶的交叉處形成結(jié)點(diǎn)2，所述筋帶1的結(jié)構(gòu)如圖5所示，筋帶1包括熱塑性聚合物材料層和碳纖維材料層，所述碳纖維材料層包裹于所述熱塑性聚合物材料層內(nèi)，且所述碳纖維材料層在筋帶1的軸向呈“S”形延伸，“S”形碳纖維材料層的厚度為3mm，寬度為5mm，“S”形碳纖維層的空隙中填充熱塑性聚合物材料，使碳纖維材料層和熱塑性聚合物材料層更好的配合，使筋帶同時具備兩者的性能，提高了筋帶的力學(xué)性能，從而提高筋帶1制成的土工格柵的性能；本實(shí)施例中，熱塑性聚合物層包括PP材料、熱塑性彈性體和增強(qiáng)填料，所述的所述熱塑性彈性體為三元乙丙與丁苯橡膠的混合物，所述增強(qiáng)填料為納米碳酸鈣和納米二氧化硅的混合物，所述碳纖維的類型為T700SC-12000-50C。上述實(shí)施例1至實(shí)施例4提供的環(huán)狀碳纖維土工格柵的性能測試及對比如下表1所示：表1：各實(shí)施例性能測試結(jié)果對比項目每延米拉伸屈服力，KN/m≥屈服伸長率，%≤2%伸長率時的拉伸力，KN/M≥5%伸長率時的拉伸力，KN/M≥抗拉強(qiáng)度，KN實(shí)施例16572340200對比150141528160實(shí)施例25882035180對比248151327150實(shí)施例36072238190對比349141228155實(shí)施例46372335200對比450141528160空白對照50101025120上述表1中，對比1是指使用材料與實(shí)施例1完全相同，不同之處僅在于，對比1直接使用一層熱塑性聚合物層包裹一層中心碳纖維層，且中心碳纖維層的寬度和厚度和實(shí)施例均相同；對比2和實(shí)施例2的區(qū)別與對比1和實(shí)施例1的區(qū)別相同，對比3的結(jié)構(gòu)和對比1、對比2的結(jié)構(gòu)相同，對比3和實(shí)施例3使用的材料相同，對比3的中心碳纖維層的厚度和寬度與實(shí)施例3中回形針形狀的碳纖維層的厚度和寬度形同，對比4和實(shí)施例4的區(qū)別與對比3和實(shí)施例3的區(qū)別相同；空白對照是指筋帶1只有熱塑性聚合物層，不含有碳纖維。由表1可知，本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施4提供的環(huán)狀碳纖維土工格柵的性能由于其對照組，表明本發(fā)明提供的環(huán)狀碳纖維土工格柵的特殊結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的性能。對實(shí)施例1至實(shí)施例4、對比1至對比4及空白對照分別進(jìn)行了耐腐蝕性測試，采用靜態(tài)浸泡法，將各試樣浸泡在濃度為50g/L的氯化鈉溶液中，實(shí)驗溫度設(shè)置為25℃，試驗期齡為1d、15d、30d、90d、180d、360d，測試試樣的外觀、巴氏硬度、彎曲強(qiáng)度隨浸泡時間的變化，測試結(jié)果表明，本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施4提供的環(huán)狀碳纖維土工格柵的耐腐蝕性能要明顯優(yōu)于對比1至對比4以及空白對照組。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述筋帶1可以分為橫向放置、豎向放置和斜向放置的三種，三者交叉處形成結(jié)點(diǎn)2，非交叉處形成三角形單元，如圖3所示，所述斜向放置的筋帶1的寬度略小于所述橫向和豎向放置的筋帶1，或者，所述斜向放置的筋帶1的寬度還可以與橫向、豎向放置的筋帶1的寬度相同。當(dāng)然，上述說明也并不僅限于上述舉例，本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述；以上實(shí)施例及附圖僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案并非是對本發(fā)明的限制，參照優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換都不脫離本發(fā)明的宗旨，也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3