[发明专利]自传感复合纤维锚杆杆体及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地层加固用的锚杆，尤其涉及一种自带传感功能的具有不同延展率的碳素纤维。 

背景技术

20世纪50年代，我国矿山巷道加固工程就开始使用了锚杆支护。但是锚杆因为其埋入地下的施工方法，难以对锚杆进行后期的检测和对历史最大应变的记忆。具体地说，现有的锚杆都是使用一种螺纹钢的锚杆，测量都是随机地选择已经安装好的锚杆，然后下线测定。这样不利于掌握整体锚杆群的统一测量，而且过程复杂、费时费力。 

现代工程运用中对锚杆的强度和耐久性的要求是越来越高，所以一种提供更大锚固力、更长久使用的锚杆就孕育而生了。现代材料中各种纤维材料，尤其是复合材料的运用可以实现这些要求。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺点和不足，实现现有工程的要求，提供一种自传感复合纤维锚杆杆体及其制作方法，该锚杆杆体既能做到自我检测，而且强度和耐腐蚀性更好。 

本发明的目的是这样实现的： 

1、自传感复合纤维锚杆杆体 

如图1，本锚杆杆体由玻璃纤维长杆体(1)、碳素纤维(2)、测试电极(3)组成；在玻璃纤维长杆体(1)外层设置有碳素纤维(2)，碳素纤维(2)和测试电极(3)连接。 

所述的玻璃纤维长杆体(1)，其材料是玻璃纤维；玻璃纤维是一种价廉物美 的材料。因此，与螺纹钢的锚杆相比，玻璃纤维长杆体1更耐腐蚀，价格更便宜。 

所述的碳素纤维(2)，是一种可以导电的材料。 

碳素纤维(2)的作用是保证玻璃纤维长杆体(1)的受力在设计的安全范围内。其原理是利用强度低于玻璃纤维长杆体(1)的碳素纤维(2)，当应力达到一定程度后让其断裂早于玻璃纤维长杆体(1)；但整体的锚固力并没有明显的变化。当碳素纤维(2)的电阻产生变化时，通过测试电极(3)测量电阻的变化，从而反映出锚杆的受力情况。 

2、自传感复合纤维锚杆杆体的制作方法 

①在玻璃纤维长杆体(1)的外围涂抹树脂胶； 

②包裹碳素纤维(2)； 

③用导电胶沿碳素纤维(2)截面涂抹一圈； 

④粘接测试电极(3)； 

⑤在碳素纤维(2)外面用专用的螺纹机加工螺纹(4)。 

本发明具有下列优点和积极效果： 

1、测量简单。在施工后对锚杆杆体接上电极，就可以随时在线对每一根锚杆进行不破坏测试。 

2、成本低廉。由于使用了强度更高的、更耐腐蚀的材料，可以减少锚杆的使用数目并增加锚杆的使用年限，这样无形中降低整个施工的成本。 

总之，由于本发明性能价格比高，因此可广泛应用于矿山巷道加固工程中。 

附图说明

图1-锚杆杆体结构图； 

图2-测试电极结构图； 

图3-基于单一碳素纤维布的锚杆杆体横截面示意图； 

图4-基于多种碳素纤维布的锚杆杆体横截面示意图； 

图5-基于多种碳素纤维线的锚杆杆体横截面示意图。 

其中： 

1-玻璃纤维长杆体； 

2-碳素纤维，2.1、2.2……2.N-第1、2……N碳素纤维布， 

2a、2b……2n-第1、2……n碳素纤维线； 

3-测试电极；4-螺纹。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明： 

1、基于单一碳素纤维的锚杆杆体 

1-1)结构 

如图3，由整块的碳素纤维2包裹在玻璃纤维长杆体1的外围。 

1-2)制作方法 

①用丙酮专用清洁液擦拭玻璃纤维长杆体1表面； 

②调试适量的树脂搅拌均匀，用泡沫滚筒将树脂均匀地涂抹在玻璃纤维长杆体1表面； 

③将整块的碳素纤维2整齐地包裹在玻璃纤维长杆体1的外围，包裹时保证碳素纤维2的纤维方向与锚杆的轴向一致，再用橡皮刷沿着纤维方向使碳素纤维2紧密地包裹住玻璃纤维长杆体1，根据树脂的粘度不同，树脂的涂抹量也不同，涂抹的厚度为0.1～0.5mm； 

④将锚杆整体放入烘干机内，温度在180～220℃。经过24～36小时完全干燥； 

⑤选择需要观测的点，用导电胶沿截面涂抹一圈，保证每一根碳纤维都被均匀地浸透到，再按图2的接线方式接出测试电极4，测试电极4的线要整齐紧密地排列，尽量减小占用的空间； 

⑥在碳素纤维布2的表面用专用的螺纹机加工螺纹4。 

2、基于多种碳素纤维布的锚杆