[发明专利]光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合成材料技术领域，更具体的说是一种光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法。

背景技术

近年来，随着光纤光栅传感技术的快速发展，国内外众科研院所和单位对光纤光栅传感器在土木工程领域的应用开展了一系列的研究，对重大工程结构的结构性能进行实时监测和诊断，及时有效的评估结构的安全性，预测结构的性能变化，并对突发事件进行预警，但主要局限在桥梁、建筑、管道、隧道等钢结构和混凝土结构中，这类光纤光栅传感器件由于受光纤强度、应变范围、长距离传输精度等技术条件制约，无法满足在软土地基工程、公路和铁路路基工程、堤坝、高大直立加筋土挡墙、道路边坡等土体工程的大变形精确监测要求。

传统的应变计结构本身刚度远大于加筋土工格栅的刚度，使测量结果与实际情况形成很大的误差，导致许多采用应变计的工程中对土体加筋结构的变形和受力测量以失败告终；国内少部分科研机构使用铠装光纤光栅对边坡和冻土路基进行试验段监测，无一例外的将传感光纤光栅通过捆扎、粘贴、胶结等方式和土工格栅或土工合成材料连接在一起，铺设完成后还需要在光纤光栅上方覆盖保护材料和细泥土，然后才能填压填料，施工工序繁琐耗时，光纤光栅和土工格栅的变形协调一致无法保证，并且铠装光纤光栅价格昂贵，无法大面积推广使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种施工方便、成本较低、能满足土工格栅的长期精确监测和及时预警需要的光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法，本发明所述的光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法，其特征是所述的光纤光栅复合涤纶土工格栅由光纤布拉格光栅、复合增强标识纱、经纱、纬纱、捆绑编织纱、聚合物涂层组成；在坯布织造过程中，将光纤布拉格光栅和复合增强标识纱与经纱和纬纱形成层间稳定的复合结构，然后，通过聚合物涂层处理，制得光纤光栅复合涤纶土工格栅。

本发明所述的光纤布拉格光栅，其特征是所述的光纤布拉格光栅是刻写光栅的光纤拉丝，可用于测量监测形变和信号传输，纤芯125μm，光栅长10mm，光纤直径1mm，断裂伸长大于5%。

本发明所述的复合增强标识纱，其特征是所述的复合增强标识纱的线密度为1000D～6000D包括至少4根增强纱和2根标识色纱的高强涤纶工业长丝，增强纱和标识色纱设置于光纤光栅的外部，形成复合增强标识保护层。

本发明所述的经纱，其特征是所述的经纱的线密度为3000D～24000D的合股网络纱或10000D～80000D的加捻纱，用于涤纶土工格栅的经向条带，满足涤纶土工格栅的经向强度要求。

本发明所述的纬纱，其特征是所述的纬纱的线密度为3000D～24000D的合股网络纱或6000D～72000D的加捻纱，用于涤纶土工格栅的纬向条带，满足涤纶土工格栅的纬向强度要求。

本发明所述的捆绑编织纱，其特征是所述的捆绑编织纱的线密度为150D～1500D的涤纶丝，用于整经盘头，编织捆绑经向条带和组织交叉点，束缚织物变形。

本发明所述的聚合物涂层，其特征是所述的聚合物涂层采用聚氯乙烯、丁苯橡胶涂、丙烯酸改性沥青涂的混合物，用于涤纶土工格栅的外层保护，提高其防老化、耐紫外线、耐酸碱的性能。

本发明所述的光纤光栅复合涤纶土工格栅及其制备方法步骤如下：

第1步，将光纤布拉格光栅与线密度为1000D～6000D的高强涤纶工业丝复合，并加入至少2根标识色纱，经过合股与加捻，形成光纤为芯，增强标识纱为皮的皮芯结构的复合增强标识纱，生产设备转速为1600～3000转/分钟，捻度设为10～70捻/米，复合标识增强纱的直径为1.5mm～10mm。

第2步，将编织涤纶土工格栅的经纱按工艺要求的规格、根数和穿法要求穿入编织区，经纱线密度为3000D～24000D的合股网络纱或10000D～80000D的加捻纱，1～8根经纱并成一股，穿2～10股经纱空4～24孔，形成经向间隔条带，在穿经纱的同时把复合标识增强纱一同穿入指定位置的经向条带；纬纱按纬向强度和网孔要求将需要的纱线规格、根数、穿法按要求穿入纬纱铺纬机构，纬纱线密度为3000D～24000D的合股网络纱或6000D～72000D的加捻纱，1～6根纬纱并成一股，穿1～12股纬纱空4～16空，形成纬向间隔条带；捆绑编织纱需要预先按编织工艺要求的规格、根数和长度，采用整经机张力均匀一致的卷绕到经轴上，并放置到机器的经轴架上，捆绑编织纱线密度为150D～1500D的涤纶丝。