一种复合材料桥面板.pdf

本发明涉及一种轻质高强耐腐蚀的复合材料桥面板，可作为受力板材用于桥梁与结构中。该新型桥面板的特点是：重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀、抗剥离，运装便捷、施工迅速，可工业化生产。其特征是复合材料桥面板由木材或泡沫实心芯材(1)和其上、下两侧树脂基纤维面板(2)组成，也可在芯材(1)上形成树脂腹板(3)或复合材料腹板(4)等增强形式，提高芯材(1)的抗压和抗剪能力。也可在其上方通过剪力键(6)浇筑混凝土层(5)，形成复合材料—混凝土组合的桥面板。可用于快速建设永久性桥面板工程，也可用于临时救灾抢险、军事抢建等工程领域。

1、  一种复合材料桥面板，它包括芯材(1)，芯材(1)的两侧面设有纤维布层与树脂固化而成的面板(2)，在芯材(1)中设置与面板(2)呈45°-90°规则布置的树脂腹板(3)或采用纤维布与树脂固化形成的复合材料腹板(4)。

2、  根据权利要求1所述的复合材料桥面板，其特征在于所述的芯材(1)材质为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。

3、  根据权利要求1所述的复合材料桥面板，其特征在于所述的面板(2)采用的纤维布层为：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或杂交纤维布；面板(2)采用的树脂为：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。

4、  根据权利要求1或3所述的复合材料桥面板，其特征是所述面板(2)上设有混凝土层(5)，混凝土层(5)通过剪力键(6)与面板(2)结合为一体，或者浇筑于面板(2)上方，形成复合材料-混凝土相组合的桥面板体系。

5、  根据权利要求4所述的复合材料桥面板，其特征在于所述的剪力键(6)为钉、片材或Z形型材。

一种复合材料桥面板
技术领域
本发明涉及一种轻质高强耐腐蚀的复合材料桥面板，可作为受力板材用于桥梁与结构中，属于复合结构领域。
背景技术
传统的桥面结构多采用钢筋混凝土结构形式，自重较大，施工复杂、周期长，且耐腐蚀性较差。另外，在长期受荷环境下或地震灾害发生时，混凝土结构桥面板易产生裂纹或破坏，造成安全隐患。针对上述缺点，可以采用复合材料的桥面板，而目前国内外最新提出的复合材料桥面板，多为拉挤成型的玻璃钢空心桥面板，但拉挤工艺难以一次成型大型桥面板结构，需要额外增加胶粘、缠绕等工序，如：专利CN 201047062Y、CN200946244Y。本发明提出了一种采用夹层结构形式的复合材料桥面板，中间为木材或泡沫等实心芯材，上、下面板为纤维增强复合材料，可采用真空导入工艺一次成型；本发明也可在其面板上方设置混凝土层从而形成复合材料-混凝土组合的桥面板，可提高行车舒适性，用于快速建设永久性桥面板工程，也可用于临时救灾抢险、军事抢建等工程领域。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种新型的民用与国防急需的复合材料桥面板。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
一种复合材料桥面板，它包括芯材1，芯材1的两侧面设有纤维布层与树脂固化而成的面板2，在芯材1中设置与面板2呈45°-90°规则布置的树脂腹板3或采用纤维布与树脂固化形成的复合材料腹板4。
所述的芯材1材质为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。
所述的面板2采用的纤维布层为：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或杂交纤维布；面板2采用的树脂为：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。
所述面板2上设有混凝土层5，混凝土层5通过剪力键6与面板2结合为一体，或者浇筑于面板2上方，形成复合材料-混凝土相组合的桥面板体系。
所述的剪力键6为钉、片材或Z形型材。
上述的复合材料桥面板可以采用手糊工艺、真空袋成型工艺、真空导入成型工艺制备。
本发明具有如下优点：
本发明提供的复合材料桥面板与其他产品相比，其最大的特点是：重量轻，强度高，刚度大、防潮、耐腐蚀、抗剥离、运输便捷、拼装施工简便迅速，可用于国防和民用工程中紧急道路的修建与修补。同时该复合材料桥面板可工业化生产，可按行车要求生产不同规格的桥面板。
附图说明
图1为复合材料桥面板结构示意图之一。
图2为复合材料桥面板结构示意图之二。
图3为复合材料桥面板结构示意图之三。
图4为增设混凝土层的复合材料桥面板结构示意图。
附图中：1为芯材，包括：轻木(Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)和泡沫(聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)；2为面板，由纤维布层与树脂固化而成；3为树脂腹板；4为复合材料腹板；5为混凝土层；6为剪力键。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明：
实施例1
本发明的复合材料桥面板，它包括泡桐木材质的芯材1，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，面板2由两层双轴向玻璃纤维布与乙烯基树脂固化而成，通过手糊工艺制备，泡桐木芯材1的纹理方向垂直于面板2。
实施例2
本发明的复合材料桥面板，它包括聚氨酯泡沫材质的芯材1，沿芯材1的厚度方向规则布置树脂腹板3，且树脂腹板3垂直于面板2，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，面板2由四层四轴向玄武岩纤维布与环氧树脂固化而成，通过真空导入成型工艺制备。
实施例3
本发明的复合材料桥面板，它包括PVC泡沫材质的芯材1，沿芯材1的厚度方向规则布置复合材料腹板4，且复合材料腹板4与面板2呈45°布置，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，面板2由三层双轴向碳纤维布与环氧树脂固化而成，通过真空导入成型工艺制备。在实施真空导入工艺前，在面板2上预埋Z形铝合金剪力键6，成型且树脂固化后，剪力键6与面板2结合为一体，在面板2上设有剪力键6的一面上方浇混凝土，形成混凝土层5，混凝土层5通过剪力键6与复合材料夹层结构协同受力。
上述复合材料桥面板的制备方法多样，可以采用手糊工艺、真空袋成型工艺、真空导入成型工艺制备，以真空导入成型工艺为例：
a.在轻木(包括：Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)和泡沫(包括：聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)芯材1的上下表面开正交布置的凹槽以形成真空导入工艺中树脂的流动通道；
b.沿轻木(包括：Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)或泡沫(包括：聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)芯材1的厚度方向剖开，剖开的位置、尺寸与数量可根据受力需要任意布置，在芯材1厚度方向上，剖开的形状可垂直或倾斜；
c.处理完毕的芯材1可根据行车要求与桥梁条件加工成一定尺寸；
d.将一层或多层纤维布(包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及杂交纤维布等)铺设于芯材1的上下表面；
e.通过真空导入成型工艺将树脂(包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂等)灌入到真空袋中；在常温常压下将树脂固化，待树脂固化成型后，取出构件，即形成复合材料桥面板；
f.其中d步骤也可在铺设好的面板2的上侧纤维布上预置剪力键6(包括：钉、片材或Z形型材，其材质包括：复合材料、铝合金、钢等)，采用真空导入工艺后，剪力键6与面板2结合为一体；
g.在面板2上方浇筑混凝土，待混凝土凝结硬化后，混凝土层5通过剪力键6与复合材料夹层板结合为一体。
此时，即可得到复合材料-混凝土组合的桥面板。其中：面板2的种类与层数，芯材1的种类与厚度，树脂的种类，树脂腹板3的布置与尺寸，混凝土层5的厚度，剪力键6的材质与布置方式均可根据需要灵活调整。