一种混合型智能碳纤维板的制作方法

本实用新型涉及一种碳纤维板，特别是一种混合型智能碳纤维板。

背景技术：

碳纤维板因其具有极好的耐腐蚀性、耐疲劳性、比强度高、施工便捷等优点而广泛应用于混凝土结构加固领域，但由于目前用于生产碳纤维板的主要原料——高性能碳纤维丝，价格高（为钢材的6～7倍），导致生产出的碳纤维板成本随之居高不下；其次碳纤维丝的抗剪性差，在意外受剪破坏时会瞬间断裂，存在安全隐患，这些问题都在一定程度上制约了碳纤维板的推广应用。

随着碳纤维板在混凝土结构加固工程中应用的逐步推广，被加固结构在荷载作用下的状态及碳纤维板自身的受力情况开始受到业内关注；公开号为105716758A、发明名称为“一种纤维增强塑料智能碳板及其制备方法”专利申请公开了一种智能碳纤维板，其将光纤光栅嵌入碳纤维板中，使碳纤维板具有监测能力，但其使用的纤维增强塑料碳板仍存在成本过高、抗剪性差的问题，相较于实际应用，其科研意义更大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种混合型智能碳纤维板；该混合型智能碳纤维板具有高抗拉强度、耐腐蚀、耐疲劳等碳纤维板的特性，且能对被加固结构进行监测，而成本相较现有的纤维增强塑料智能碳板大幅度降低，经济实用。

解决上述问题的技术方案是：一种混合型智能碳纤维板，其特征在于：该混合型智能碳纤维板包括碳纤维增强塑料、高强钢丝和光纤光栅传感器，高强钢丝及光纤光栅传感器嵌在碳纤维增强塑料中，所述碳纤维增强塑料由碳纤维丝及基体树脂组成，所述的基体树脂是环氧树脂或乙烯基酯树脂；光纤光栅传感器通过测试跳线与光纤光栅解调仪连接。

其进一步技术方案是：所述高强钢丝及光纤光栅传感器轴向嵌于碳纤维增强塑料中。

其更进一步技术方案是：所述轴向嵌在碳纤维增强塑料内部的高强钢丝的抗拉强度不小于1500MPa，直径为φ0.1mm ～ φ3.0mm、根数为 m×n 根，m代表混合型智能碳纤维板内高强钢丝的排数，n代表混合型智能碳纤维板内每一排高强钢丝的根数， m、n 的取值范围是 ：m为大于等于1小于等于5的整数，n为大于等于1小于等于50的整数。

所述光纤光栅传感器为x根写入了y个光纤光栅的单模光纤, x、y 的取值范围是 ：x 为大于等于1小于等于5的整数，y 为大于等于1小于等于10的整数。

由于采取上述结构，与现有技术相比，本实用新型之混合型智能碳纤维板，具有以下有益效果：

1、在碳纤维增强塑料中嵌入高强钢丝，钢丝受碳纤维增强塑料的保护而不会受到侵蚀，同时还提高了碳纤维板的抗剪性能，在不降低碳纤维板抗拉强度的前提下，大幅度降低了成本，经济实用；

2、在碳纤维增强塑料中嵌入光纤光栅传感器，端部熔接测试跳线，在实际工程中，将跳线与光纤光栅解调仪连接即可对被加固结构进行监测，方便可靠；

3、提高碳纤维板的抗剪性能，改善其破坏形式，提高在使用过程中的安全性。

下面结合附图和实施例对本实用新型之混合型智能碳纤维板的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1是实施例一所述单层高强钢丝的混合型智能碳纤维板结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是实施例二所述多层高强钢丝的混合型智能碳纤维板结构示意图；

图4是图3的B-B剖视图。

图中：

1-碳纤维增强塑料，2-高强钢丝，3-光纤光栅传感器；4-测试跳线；5-光纤光栅解调仪。

具体实施方式

一种混合型智能碳纤维板，该混合型智能碳纤维板包括碳纤维增强塑料1、高强钢丝2和光纤光栅传感器3，高强钢丝1及光纤光栅传感器3嵌在碳纤维增强塑料中，所述碳纤维增强塑料1由碳纤维丝及基体树脂组成，所述的基体树脂是环氧树脂或乙烯基酯树脂；光纤光栅传感器3通过测试跳线4与光纤光栅解调仪5连接。

根据嵌在碳纤维增强塑料中高强钢丝1的层数以及嵌在碳纤维增强塑料中的光纤光栅传感器的个数及排列不同有以下不同的实施方式。

实施例一：

一种具有单层高强钢丝的混合型智能碳纤维板

如图1、图2所示，该具有单层高强钢丝的混合型智能碳纤维板包括碳纤维增强塑料1、高强钢丝2和光纤光栅传感器3，高强钢丝1及光纤光栅传感器3嵌在碳纤维增强塑料中，所述碳纤维增强塑料1由碳纤维丝及基体树脂组成，所述的基体树脂是环氧树脂或乙烯基酯树脂；光纤光栅传感器3通过测试跳线4与光纤光栅解调仪5连接；

本实施例中，所述轴向填充在碳纤维增强塑料内部的高强钢丝1的抗拉强度为2000MPa、直径为 φ0.1mm ～ φ3.0mm，根数为 m×n 根，本实施例中，混合型智能碳纤维板内高强钢丝的排数m=1，每一排高强钢丝的根数n=8。

所述光纤光栅传感器为x根写入了y个光纤光栅的单模光纤, 本实施例中，x、y 的取值是 ： x=1， y=3。

实施例二：

一种具有多层高强钢丝的混合型智能碳纤维板

如图3、图4所示，该具有多层高强钢丝的混合型智能碳纤维板包括碳纤维增强塑料1、多层高强钢丝2和光纤光栅传感器3，多层高强钢丝1及光纤光栅传感器3嵌在碳纤维增强塑料中，所述碳纤维增强塑料1由碳纤维丝及基体树脂组成，所述的基体树脂是环氧树脂或乙烯基酯树脂；光纤光栅传感器3通过测试跳线4与光纤光栅解调仪5连接；

本实施例中，所述轴向填充在碳纤维增强塑料内部的高强钢丝的抗拉强度为1800MPa、直径为 φ0.1mm ～ φ3.0mm、根数为 m×n 根，m代表混合型智能碳纤维板内高强钢丝的排数，n代表混合型智能碳纤维板内每一排高强钢丝的根数，本实施例中，混合型智能碳纤维板内高强钢丝的排数m=3，每一排高强钢丝的根数n=8。

所述光纤光栅传感器为x根写入了y个光纤光栅的单模光纤, 本实施例中，x、y 的取值是 ：x=2，y=3。

根据实际需要，所述轴向填充在碳纤维增强塑料内部的高强钢丝的抗拉强度、混合型智能碳纤维板内高强钢丝的排数m以及混合型智能碳纤维板内每一排高强钢丝的根数n还可以增加或减少，一般，所述轴向嵌在碳纤维增强塑料内部的高强钢丝的抗拉强度不小于1500MPa，m、n的取值范围是：m为大于等于1小于等于5的整数，n为大于等于1小于等于50的整数。

所述光纤光栅传感器的个数也可以根据需要加减 ，一般表示为：x根写入了y个光纤光栅的单模光纤,其中x、y 的取值范围是 ：x 为大于等于1小于等于5的整数，y 为大于等于1小于等于10的整数。