光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法
【專利摘要】光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵由光纖布拉格光柵、復合增強標識紗、經紗、緯紗、捆綁編織紗、聚合物涂層組成；在坯布織造過程中，將光纖布拉格光柵和復合增強標識紗與經紗和緯紗形成層間穩(wěn)定的復合結構，然后，通過聚合物涂層處理，制得光纖光柵復合滌綸土工格柵，本發(fā)明的有益效果是光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法實現了光纖光柵和滌綸土工格柵的結構和功能復合，使光纖光柵和滌綸土工格柵成為協(xié)調一致的整體，能更精確的測量出土工格柵的形變。
【專利說明】光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于合成材料【技術領域】，更具體的說是一種光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著光纖光柵傳感技術的快速發(fā)展，國內外眾科研院所和單位對光纖光柵傳感器在土木工程領域的應用開展了一系列的研究，對重大工程結構的結構性能進行實時監(jiān)測和診斷，及時有效的評估結構的安全性，預測結構的性能變化，并對突發(fā)事件進行預警，但主要局限在橋梁、建筑、管道、隧道等鋼結構和混凝土結構中，這類光纖光柵傳感器件由于受光纖強度、應變范圍、長距離傳輸精度等技術條件制約，無法滿足在軟土地基工程、公路和鐵路路基工程、堤壩、高大直立加筋土擋墻、道路邊坡等土體工程的大變形精確監(jiān)測要求。
[0003]傳統(tǒng)的應變計結構本身剛度遠大于加筋土工格柵的剛度，使測量結果與實際情況形成很大的誤差，導致許多采用應變計的工程中對土體加筋結構的變形和受力測量以失敗告終；國內少部分科研機構使用鎧裝光纖光柵對邊坡和凍土路基進行試驗段監(jiān)測，無一例外的將傳感光纖光柵通過捆扎、粘貼、膠結等方式和土工格柵或土工合成材料連接在一起，鋪設完成后還需要在光纖光柵上方覆蓋保護材料和細泥土，然后才能填壓填料，施工工序繁瑣耗時，光纖光柵和土工格柵的變形協(xié)調一致無法保證，并且鎧裝光纖光柵價格昂貴，無法大面積推廣使用。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種施工方便、成本較低、能滿足土工格柵的長期精確監(jiān)測和及時預警需要的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，本發(fā)明所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵由光纖布拉格光柵、復合增強標識紗、經紗、緯紗、捆綁編織紗、聚合物涂層組成；在坯布織造過程中，將光纖布拉格光柵和復合增強標識紗與經紗和緯紗形成層間穩(wěn)定的復合結構，然后，通過聚合物涂層處理，制得光纖光柵復合滌綸土工格柵。
[0005]本發(fā)明所述的光纖布拉格光柵,其特征是所述的光纖布拉格光柵是刻寫光柵的光纖拉絲，可用于測量監(jiān)測形變和信號傳輸，纖芯125 μ m，光柵長10mm，光纖直徑1mm，斷裂伸長大于5%。
[0006]本發(fā)明所述的復合增強標識紗，其特征是所述的復合增強標識紗的線密度為1000D?6000D包括至少4根增強紗和2根標識色紗的高強滌綸工業(yè)長絲，增強紗和標識色紗設置于光纖光柵的外部，形成復合增強標識保護層。
[0007]本發(fā)明所述的經紗，其特征是所述的經紗的線密度為3000D?24000D的合股網絡紗或10000D?80000D的加捻紗，用于滌綸土工格柵的經向條帶，滿足滌綸土工格柵的經向
強度要求。[0008]本發(fā)明所述的緯紗，其特征是所述的緯紗的線密度為3000D?24000D的合股網絡紗或6000D?72000D的加捻紗，用于滌綸土工格柵的緯向條帶，滿足滌綸土工格柵的緯向
強度要求。
[0009]本發(fā)明所述的捆綁編織紗，其特征是所述的捆綁編織紗的線密度為150D?1500D的滌綸絲，用于整經盤頭，編織捆綁經向條帶和組織交叉點，束縛織物變形。
[0010]本發(fā)明所述的聚合物涂層，其特征是所述的聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，用于滌綸土工格柵的外層保護，提高其防老化、耐紫外線、耐酸堿的性能。
[0011]本發(fā)明所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法步驟如下:
第I步，將光纖布拉格光柵與線密度為1000D?6000D的高強滌綸工業(yè)絲復合，并加入至少2根標識色紗，經過合股與加捻，形成光纖為芯，增強標識紗為皮的皮芯結構的復合增強標識紗，生產設備轉速為1600?3000轉/分鐘，捻度設為10?70捻/米，復合標識增強紗的直徑為1.5mm?10mm。
[0012]第2步，將編織滌綸土工格柵的經紗按工藝要求的規(guī)格、根數和穿法要求穿入編織區(qū)，經紗線密度為3000D?24000D的合股網絡紗或10000D?80000D的加捻紗，I?8根經紗并成一股，穿2?10股經紗空4?24孔，形成經向間隔條帶，在穿經紗的同時把復合標識增強紗一同穿入指定位置的經向條帶；緯紗按緯向強度和網孔要求將需要的紗線規(guī)格、根數、穿法按要求穿入緯紗鋪緯機構，緯紗線密度為3000D?24000D的合股網絡紗或6000D?72000D的加捻紗，I?6根緯紗并成一股，穿I?12股緯紗空4?16空，形成緯向間隔條帶；捆綁編織紗需要預先按編織工藝要求的規(guī)格、根數和長度，采用整經機張力均勻一致的卷繞到經軸上，并放置到機器的經軸架上，捆綁編織紗線密度為150D?1500D的滌綸絲。
[0013]第3步，設定好機器的車速、送經量、緯向密度、卷取張力等開始復合土工格柵的坯布織造，機器編織速度為200?800轉/分鐘，緯向密度為1.5?6股緯紗/厘米，坯布幅寬為1.0米?6.22米。
[0014]第4步，聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，攪拌轉速300?800轉/分鐘，攪拌時間為10?30分鐘，溫度控制在40°C以下。
[0015]第5步，將光纖光柵復合滌綸土工格柵的坯布浸潰到聚合物涂層膠槽中，對其進行浸膠涂覆，涂覆后進入烘箱進行烘干、拉幅定型，出烘箱后吹冷風進行快速冷卻固化，經牽拉卷取制得光纖光柵復合滌綸土工格柵成品，烘箱溫度控制在120°C?155°C，生產線運行速度控制在2.5?8m/min。
[0016]本發(fā)明的有益效果是光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，實現了光纖光柵和滌綸土工格柵的結構和功能復合，使光纖光柵和滌綸土工格柵成為協(xié)調一致的整體，能更精確的測量出土工格柵的形變；光纖中光柵的數量和間距根據工程監(jiān)測需要實現定制，并在織造過程中被預先放置到滌綸土工格柵的指定監(jiān)測位置，在工程施工安裝時只需要將光纖光柵復合滌綸土工格柵埋設到預定位置，不需要做特殊處理和防護，大大提高施工效率，簡便易行；光纖光柵復合滌綸土工格柵中光纖拉絲和光柵刻寫同時進行，制作出來的光柵陣列無熔接點，并具有很高的機械強度，光纖的斷裂伸長率可達到5%以上，能夠測量土壤中土工格柵O?5%的應變，使用年限更長更穩(wěn)定，能滿足土工格柵的長期精確監(jiān)測和及時預警需要。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明的實施方案，以便公眾更好地掌握本發(fā)明的具體實施方法。
[0018]實施例1
第I步，將光纖布拉格光柵與線密度為1000D的高強滌綸工業(yè)絲復合，并加入2根標識色紗，經過合股與加捻，形成光纖為芯，增強標識紗為皮的皮芯結構的復合增強標識紗，生產設備轉速為1600轉/分鐘，捻度設為10捻/米，復合標識增強紗的直徑為1.5mm。
[0019]第2步，將編織滌綸土工格柵的經紗按工藝要求的規(guī)格、根數和穿法要求穿入編織區(qū)，經紗為線密度3000D的合股網絡紗，8根經紗并成一股，穿2?10股經紗空4?24孔，形成經向間隔條帶，在穿經紗的同時把復合標識增強紗一同穿入經向條帶；緯紗為線密度3000D的合股網絡紗，6根緯紗并成一股，穿I?12股緯紗空4?16空，形成緯向間隔條帶；捆綁編織紗預先按編織工藝要求均勻一致的卷繞到經軸上，并放置到機器的經軸架上，捆綁編織紗為線密度150D的滌綸絲。
[0020]第3步，設定好機器的車速、送經量、緯向密度、卷取張力等開始復合土工格柵的坯布織造，機器編織速度為200轉/分鐘，緯向密度為1.5股緯紗/厘米，坯布幅寬為1.0米。
[0021]第4步，聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，配比為1:1:1，攪拌轉速300?800轉/分鐘，攪拌時間為10?30分鐘，溫度控制在40°C以下。
[0022]第5步，將光纖光柵復合滌綸土工格柵的坯布浸潰到聚合物涂層膠槽中，對其進行浸膠涂覆，涂覆后進入烘箱進行烘干、拉幅定型，出烘箱后吹冷風進行快速冷卻固化，經牽拉卷取制得光纖光柵復合滌綸土工格柵成品，烘箱溫度控制在120°C，生產線運行速度控制在 2.5m/min。
[0023]實施例2
第I步，將光纖布拉格光柵與線密度為6000D的高強滌綸工業(yè)絲復合，并加入4根標識色紗，經過合股與加捻，形成光纖為芯，增強標識紗為皮的皮芯結構的復合增強標識紗，生產設備轉速為3000轉/分鐘，捻度設為70捻/米，復合標識增強紗的直徑為10mm。
[0024]第2步，將編織滌綸土工格柵的經紗按工藝要求的規(guī)格、根數和穿法要求穿入編織區(qū)，經紗為線密度80000D的加捻紗，8根經紗并成一股，穿2?10股經紗空4?24孔，形成經向間隔條帶，在穿經紗的同時把復合標識增強紗一同穿入經向條帶；緯紗按緯向強度和網孔要求將需要的紗線規(guī)格、根數、穿法按要求穿入緯紗鋪緯機構，緯紗為線密度72000D的加捻紗，6根緯紗并成一股，穿I?12股緯紗空4?16空，形成緯向間隔條帶；捆綁編織紗預先均勻一致的卷繞到經軸上，并放置到機器的經軸架上，捆綁編織紗為線密度1500D的滌綸絲。
[0025]第3步，設定好機器的車速、送經量、緯向密度、卷取張力等開始復合土工格柵的坯布織造，機器編織速度為800轉/分鐘，緯向密度為6股緯紗/厘米，坯布幅寬為6.22米。
[0026]第4步，聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，配比為3:2:1，攪拌轉速800轉/分鐘，攪拌時間為30分鐘，溫度控制在40°C以下。
[0027]第5步，將光纖光柵復合滌綸土工格柵的坯布浸潰到聚合物涂層膠槽中，對其進行浸膠涂覆，涂覆后進入烘箱進行烘干、拉幅定型，出烘箱后吹冷風進行快速冷卻固化，經牽拉卷取制得光纖光柵復合滌綸土工格柵成品，烘箱溫度控制在155°C，生產線運行速度控制在 8m/min。
[0028]實施例3
第I步，將光纖布拉格光柵與線密度為4000D的高強滌綸工業(yè)絲復合，并加入3根標識色紗，經過合股與加捻，形成光纖為芯，增強標識紗為皮的皮芯結構的復合增強標識紗，生產設備轉速為2000轉/分鐘，捻度設為40捻/米，復合標識增強紗的直徑為6mm。
[0029]第2步，將編織滌綸土工格柵的經紗按工藝要求的規(guī)格、根數和穿法要求穿入編織區(qū)，經紗為線密度12000D的合股網絡紗，8根經紗并成一股，穿2?10股經紗空4?24孔，形成經向間隔條帶，在穿經紗的同時把復合標識增強紗一同穿入指定位置的經向條帶；緯紗按緯向強度和網孔要求將需要的紗線規(guī)格、根數、穿法按要求穿入緯紗鋪緯機構，緯紗為線密度12000D的合股網絡紗，6根緯紗并成一股，穿I?12股緯紗空4?16空，形成緯向間隔條帶；捆綁編織紗預先均勻一致的卷繞到經軸上，并放置到機器的經軸架上，捆綁編織紗為線密度800D的滌綸絲。
[0030]第3步，設定好機器的車速、送經量、緯向密度、卷取張力等開始復合土工格柵的坯布織造，機器編織速度為500轉/分鐘，緯向密度為4股緯紗/厘米，坯布幅寬為4米。
[0031]第4步，聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，攪拌轉速500轉/分鐘，攪拌時間為20分鐘，溫度控制在40°C以下。
[0032]第5步，將光纖光柵復合滌綸土工格柵的坯布浸潰到聚合物涂層膠槽中，對其進行浸膠涂覆，涂覆后進入烘箱進行烘干、拉幅定型，出烘箱后吹冷風進行快速冷卻固化，經牽拉卷取制得光纖光柵復合滌綸土工格柵成品，烘箱溫度控制在130°C，生產線運行速度控制在 5m/min。
[0033]本發(fā)明的有益效果是光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，實現了光纖光柵和滌綸土工格柵的結構和功能復合，使光纖光柵和滌綸土工格柵成為協(xié)調一致的整體，能更精確的測量出土工格柵的形變；光纖中光柵的數量和間距根據工程監(jiān)測需要實現定制，并在織造過程中被預先放置到滌綸土工格柵的指定監(jiān)測位置，在工程施工安裝時只需要將光纖光柵復合滌綸土工格柵埋設到預定位置，不需要做特殊處理和防護，大大提高施工效率，簡便易行；光纖光柵復合滌綸土工格柵中光纖拉絲和光柵刻寫同時進行，制作出來的光柵陣列無熔接點，并具有很高的機械強度，光纖的斷裂伸長率可達到5%以上，能夠測量土壤中土工格柵O?5%的應變，使用年限更長更穩(wěn)定，能滿足土工格柵的長期精確監(jiān)測和及時預警需要。
【權利要求】
1.光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵由光纖布拉格光柵、復合增強標識紗、經紗、緯紗、捆綁編織紗、聚合物涂層組成；在坯布織造過程中，將光纖布拉格光柵和復合增強標識紗與經紗和緯紗形成層間穩(wěn)定的復合結構，然后，通過聚合物涂層處理，制得光纖光柵復合滌綸土工格柵。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的光纖布拉格光柵是刻寫光柵的光纖拉絲，可用于測量監(jiān)測形變和信號傳輸，纖芯125 μ m,光柵長IOmm,光纖直徑Imm,斷裂伸長大于5%。
3.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的復合增強標識紗線密度為1000D~6000D包括至少4根增強紗和2根標識色紗的高強滌綸工業(yè)長絲，增強紗和標識色紗設置于光纖光柵的外部，形成復合增強標識保護層。
4.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的經紗線密度為3000D~24000D的合股網絡紗或10000D~80000D的加捻紗，用于滌綸土工格柵的經向條帶，滿足滌綸土工格柵的經向強度要求。
5.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的緯紗線密度為3000D~24000D的合股網絡紗或6000D~72000D的加捻紗，用于滌綸土工格柵的緯向條帶，滿足滌綸土工格柵的緯向強度要求。
6.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的捆綁編織紗線密度為150D~1500D的滌綸絲，用于整經盤頭，編織捆綁經向條帶和組織交叉點，束縛織物變形。
7.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是所述的聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，用于滌綸土工格柵的外層保護，提高其防老化、耐紫外線、耐酸堿的性能。
8.根據權利要求1所述的光纖光柵復合滌綸土工格柵及其制備方法，其特征是光纖光柵復合滌綸土工格柵的制備步驟如下: 第I步，將光纖布拉格光柵與線密度為1000D~6000D的高強滌綸工業(yè)絲復合，并加入至少2根標識色紗，經過合股與加捻，形成光纖為芯，增強標識紗為皮的皮芯結構的復合增強標識紗，生產設備轉速為1600~3000轉/分鐘，捻度設為10~70捻/米，復合標識增強紗的直徑為1.5mm~10_ ;第2步，將編織滌綸土工格柵的經紗按工藝要求的規(guī)格、根數和穿法要求穿入編織區(qū)，經紗為線密度為3000D~24000D的合股網絡紗或10000D~80000D的加捻紗，I~8根經紗并成一股，穿2~10股經紗空4~24孔，形成經向間隔條帶，在穿經紗的同時把復合標識增強紗一同穿入指定位置的經向條帶；緯紗按緯向強度和網孔要求將需要的紗線規(guī)格、根數、穿法按要求穿入緯紗鋪緯機構，緯紗為線密度為3000D~24000D的合股網絡紗或6000D~72000D的加捻紗，I~6根緯紗并成一股，穿I~12股緯紗空4~16空，形成緯向間隔條帶；捆綁編織紗需要預先按編織工藝要求的規(guī)格、根數和長度，采用整經機張力均勻一致的卷繞到經軸上，并放置到機器的經軸架上，捆綁編織紗線密度為150D~1500D的滌綸絲；第3步，設定好機器的車速、送經量、緯向密度、卷取張力等開始復合土工格柵的坯布織造，機器編織速度為200~800轉/分鐘，緯向密度為1.5~6股緯紗/厘米，坯布幅寬為1.0米~6.22米；第4步，聚合物涂層采用聚氯乙烯、丁苯橡膠涂、丙烯酸改性浙青涂的混合物，攪拌轉速300~800轉/分鐘，攪拌時間為10~30分鐘，溫度控制在40°C以下；第5步，將光纖光柵復合滌綸土工格柵的坯布浸潰到聚合物涂層膠槽中，對其進行浸膠涂覆，涂覆后進入烘箱進行烘干、拉幅定型，出烘箱后吹冷風進行快速冷卻固化，經牽拉卷取制得光纖光柵復合滌綸土工格柵成品，烘箱溫度控制在120°C~155°C，生產線運行速度控 制在2.5~8m/min。
【文檔編號】D06M15/01GK103469782SQ201310434187
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】崔金聲 申請人:山東浩珂礦業(yè)工程有限公司