[发明专利]一种复合材料结构件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种复合材料结构件及其制备方法。

背景技术

目前，桥梁多为钢筋混凝土桥或钢结构桥。作为大跨度的公路桥和铁路桥，钢筋混凝土桥和钢结构桥可有承受较大荷载并且能够提供较大跨度，具有无可厚非的优越性。不过也有它们自身不可克服的缺陷：钢筋混凝土桥自重荷载大，使得桥梁自重增加，降低了桥梁能够提供的承载能力；钢结构桥多采用焊接组成，在冲击荷载作用下，容易出现局部失稳及局部塌陷的问题；而且这两种桥在疲劳荷载下很容易出现局部断裂，焊缝开裂等问题，从而降低桥梁结构的承载能力、刚度和使用寿命；同时随着时间的推移，钢筋混凝土材料和钢材料的腐蚀、劣化问题会越来越明显，造成桥梁维修和防护困难，这不仅影响桥梁结构的正常使用，还在很大程度上产生了安全隐患。

纤维增强复合材料（FRP）是近年来在土木工程中应用日益广泛的一种新型的结构材料。由于它具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优点，所以在我国土木工程领域，纤维增强复合材料已经在加固桥梁结构和围栏防腐等方面具备了10多年的应用历史。从上世纪90年代开始，美国、荷兰等欧美国家已经先后将纤维增强复合材料应用于新建及翻新的桥梁中，甚至是大跨度桥梁和全复合材料桥梁。最近，我国也紧跟国外发达国家的步伐，开始了纤维增强复合材料桥梁的设计与研发。目前的纤维增强复合材料在国内桥梁领域的应用主要集中于拉挤拼装人行桥和拉挤拼装桥面板这2个领域，均采用通过拉挤工艺生产固定的型材拼装成桁架人行桥或者桥面板的施工工艺，这种结构虽然具有质量轻，耐腐蚀等优点，但还是存在如下问题：首先是其承载能力无法和传统材料，如钢筋混凝土或者钢结构相比；其次这种结构的局部抗冲击性能很小，容易产生细小部位的变形和破坏。因此，提供一种具有良好局部承载能力和整体刚度的结构件显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构件及其制备方法，本发明提供的复合材料结构件具有良好的局部承载能力和整体刚度。

本发明提供了一种复合材料结构件，包括若干呈网格状分布的芯体和通过胶黏树脂包覆在各芯体表面的柔性纤维增强材料，相邻的芯体表面的柔性纤维增强材料相连。

优选的，相邻的芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连。

优选的，纵列中相邻芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连，形成第一模块；各第一模块通过连接材料相连。

优选的，所述连接材料通过胶黏树脂包覆在各第一模块表面，相邻第一模块表面的连接材料搭接相连。

优选的，所述第一模块为长方体或正方体；所述连接材料通过胶黏树脂包覆各第一模块的相邻面、相邻面的对面以及相邻面与其对面之间的一个底面，所述连接材料包覆相邻第一模块不同平面上的底面。

优选的，所述芯体为长方体或正方体；所述纵列中相邻芯体通过连接材料相连，所述连接材料通过胶黏树脂包覆各芯体的相邻面、相邻面的对面以及相邻面与其对面之间的一个底面，所述连接材料包覆相邻芯体不同平面上的底面；所述横行中相邻芯体通过连接材料相连，所述连接材料通过胶黏树脂包覆各芯体的相邻面、相邻面的对面以及相邻面与其对面之间的一个底面，所述连接材料包覆相邻芯体不同平面上的底面。

优选的，所述芯体为泡沫，所述连接材料为柔性纤维增强材料。

优选的，所述芯体表面开设有槽，所述槽内填充有胶黏树脂。

本发明还提供了一种复合材料结构件的制备方法，包括：

a）、将柔性纤维增强材料包覆在芯体表面，形成表面包覆有柔性纤维增强材料的芯体；

b）将若干个表面包覆有柔性纤维增强材料的芯体呈网格状排布，注入胶黏树脂并固化后得到复合材料结构件。

优选的，所述步骤b）包括：

b11）将若干个表面包覆有柔性纤维增强材料的芯体呈网格状排布，相邻芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连；

b12）向步骤b11）得到的中间产品中注入胶黏树脂并固化后得到复合材料结构件。

优选的，所述步骤b11）包括：

将若干个表面包覆有柔性纤维增强材料的芯体呈网格状排布，各纵列中相邻芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连，各横行中相邻芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连。

优选的，所述步骤b）包括：

b21）将若干个表面包覆有柔性纤维增强材料的芯体沿第一方向排布，相邻芯体表面的柔性纤维增强材料搭接相连，注入胶黏树脂并固化后得到第一模块；

b22）将若干个第一模块沿所述第一方向的正交方向通过连接材料相连后得到复合材料结构件。