大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆及其生产工艺.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103410544 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103410544 A *CN103410544A* (21)申请号 201310374814.7 (22)申请日 2013.08.23 E21D 21/00(2006.01) B29C 70/34(2006.01) (71)申请人 南京锋晖复合材料有限公司 地址 210004 江苏省南京市江宁区土桥工业 园兴百路 18 号 (72)发明人 金双华 沈锋 (74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32249 代理人 杨晓玲 (54) 发明名称 大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆。

2、及其生 产工艺 (57) 摘要 本发明公开了一种大直径高耐压中空纤维增 强塑料锚杆及其生产工艺， 该锚杆包括中空的锚 杆杆体， 所述锚杆杆体由若干层经树脂溶液浸透 的轴向纤维纱和环向纤维纱从内向外交替叠加构 成， 锚杆杆体的内径大于等于 30mm， 在锚杆杆体 的表面设有螺纹槽或螺旋形突起。本发明具有以 下优点 ： 锚杆杆体轴向纤维层保证了杆体高拉伸 强度和弯曲强度， 从而保证了施工时足够锚固力， 锚杆杆体环向缠绕纤维层保证了杆体的横向性 能， 提高了杆体的耐压性， 使得锚杆爆破压力大于 等于 8MPa ； 锚杆杆体的内径大于等于 30mm， 可以 进行快速高压大容量注浆， 实现快速施工 ； 。

3、螺纹 槽或螺旋形突起提高了锚杆与锚固剂之间的粘结 强度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103410544 A CN 103410544 A *CN103410544A* 1/1 页 2 1. 一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆， 包括中空的锚杆杆体 （1） ， 其特征在于 ： 所述锚杆杆体 （1） 由若干层经树脂溶液浸透的轴向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 从内向外 交替叠加构成， 锚杆杆体 （1） 的内径大于等于 3。

4、0mm， 在锚杆杆体 （1） 的表面设有螺纹槽 （4） 或螺旋形突起 （5） 。 2. 根据权利要求 1 所述的一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆， 其特征在于 ： 所 述轴向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 的总层数为 3 9 层。 3.根据权利要求1或2所述的一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆， 其特征在于 ： 所述轴向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 均为玻璃纤维， 或轴向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 均为玄武岩纤维。 4. 一种如权利要求 1 所述的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆的生产工艺， 其特征 在于， 包括以下步骤 ： a、 将基体树脂、 固化剂、 填料和阻。

5、燃剂混合搅拌成树脂溶液， 静置1530分钟， 所述树 脂胶液中各组分的质量比例为 ： 基底树脂 70 75%、 固化剂 1 3%、 填料 15 20%、 阻燃剂 5 10% ； b、 在外径大于等于 30mm 的芯棒模具 （6） 表面上， 交替叠加若干层经树脂溶液浸透的轴 向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） ， 形成具有多层纤维纱结构的中空杆体， c、 在中空杆体表面沿杆体的轴向方向螺旋缠绕定张力涤纶线， 使中空杆体表面形成螺 纹槽 （4） ； 或者在中空杆体表面沿着杆体的轴向方向按照螺旋轨迹喷砂， 使中空杆体表面形 成螺旋形突起 （5） ； d、 将表面形成螺纹槽 （4） 或螺旋形突起 。

6、（5） 的中空杆体放入 60 250的加热烘箱固 化成型， 固化成型 5 10min， 然后切割成所需要的尺寸。 5. 根据权利要求 4 所述的一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆的生产工艺， 其特 征在于 ： 在步骤 （a） 中， 所述基体树脂为不饱和聚酯树脂、 乙烯基树脂或环氧树脂， 所述固 化剂为过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯， 所述填料为氢氧化铝或碳酸钙， 所述阻燃 剂为十溴联苯醚或三氧化二锑。 6. 根据权利要求 4 所述的一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆的生产工艺， 其特 征在于 ： 在步骤 （b） 中， 所述轴向纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 均为玻璃纤维， 或轴向。

7、纤维纱 （2） 和环向纤维纱 （3） 均为玄武岩纤维。 权 利 要 求 书 CN 103410544 A 2 1/4 页 3 大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆及其生产工艺 技术领域 0001 本发明涉及喷锚支护， 尤其是一种适用于大型隧道快速稳定注浆全长锚固的大直 径高耐压中空纤维增强塑料锚杆及其生产工艺。 背景技术 0002 传统玻璃钢中空锚杆内孔直径为 5 25mm， 爆破耐压小于 1MPa， 造成施工时无法 高压快速注浆， 安装速度受到限制， 已无法满足大型隧道工程快速施工要求。 0003 锚杆内孔直径达到 30mm 以上的即为大直径锚杆了， 但是按照目前的现有工艺无 法制作出合格的大直。

8、径锚杆， 随着目前个各种工程施工难度的增加， 迫切需要解决这一问 题。 发明内容 0004 发明目的 ： 本发明的目的是针对现有玻璃钢中空锚杆内孔小、 爆破耐压性差的问 题， 提供一种大直径高耐压纤维增强塑料锚杆及其生产工艺， 能实现高压大容量快速注浆， 有利于大型隧道工程快速安装。 0005 为了解决上述技术问题， 本发明采用了如下的技术方案 ： 0006 一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆， 包括中空的锚杆杆体， 所述锚杆杆体 由若干层经树脂溶液浸透的轴向纤维纱和环向纤维纱从内向外交替叠加构成， 锚杆杆体的 内径大于等于 30mm， 在锚杆杆体的表面设有螺纹槽或螺旋形突起。 0007 在。

9、本发明中， 进一步的， 所述轴向纤维纱和环向纤维纱的总层数为 3 9 层 ； 所述 轴向纤维纱和环向纤维纱均为玻璃纤维， 或轴向纤维纱和环向纤维纱均为玄武岩纤维。 0008 一种大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆的生产工艺， 包括以下步骤 ： 0009 a、 将基体树脂、 固化剂、 填料和阻燃剂混合搅拌成树脂溶液， 静置1530分钟， 所 述树脂胶液中各组分的质量比例为 ： 基底树脂 70 75%、 固化剂 1 3%、 填料 15 20%、 阻 燃剂 5 10% ； 0010 b、 在外径大于等于 30mm 的芯棒模具表面上， 交替叠加若干层经树脂溶液浸透的 轴向纤维纱和环向纤维纱， 形成具有多。

10、层纤维纱结构的中空杆体， 0011 c、 在中空杆体表面沿杆体的轴向方向螺旋缠绕定张力涤纶线， 使中空杆体表面形 成螺纹槽 4 ； 或者在中空杆体表面沿着杆体的轴向方向按照螺旋轨迹喷砂， 使中空杆体表 面形成螺旋形突起 5 ； 0012 d、 将表面形成螺纹槽或螺旋形突起的中空杆体放入 60 250的加热烘箱固化 成型， 固化成型 5 10min， 然后切割成所需要的尺寸。 0013 在本发明在步骤中 a 中， 所述基体树脂为不饱和聚酯树脂、 乙烯基树脂或环氧树 脂， 所述固化剂为过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯， 所述填料为氢氧化铝或碳酸钙， 所述阻燃剂为十溴联苯醚或三氧化二锑。 0014。

11、 在本发明在步骤 b 中， 所述轴向纤维纱和环向纤维纱均为玻璃纤维， 或轴向纤维 说 明 书 CN 103410544 A 3 2/4 页 4 纱和环向纤维纱均为玄武岩纤维。 0015 与现有玻璃钢中空锚杆相比， 本发明具有以下优点 ： 0016 （1） 锚杆杆体由若干层浸透树脂的轴向纤维纱和环向纤维纱从内向外交替叠加 构成， 轴向纤维层保证了杆体高拉伸强度和弯曲强度， 从而保证了施工时足够锚固力， 环 向缠绕纤维层保证了杆体的横向性能， 提高了杆体的耐压性， 使得锚杆爆破压力大于等于 8MPa ； 0017 （2） 锚杆杆体的内径大于等于 30mm， 可以进行快速高压大容量注浆， 节省安装时。

12、 间， 实现快速施工 ； 0018 （3） 锚杆表面设置螺纹槽或螺旋形突起， 提高了锚杆与锚固剂之间的粘结强度。 附图说明 0019 图 1 为发明锚杆杆体的分层结构示意图 ； 0020 图 2 为实施例一中的锚杆杆体结构示意图 ； 0021 图 3 为实施例二中的锚杆杆体结构示意图 ； 0022 图 4 为本发明生产工艺中， 芯棒模具和预成型模具的布置示意图。 0023 图 5 为预成型模具的结构示意图。 0024 图中 ： 1- 锚杆杆体， 2- 轴向纤维纱， 3- 环向纤维纱， 4- 螺纹槽， 5- 螺旋形突起， 6- 芯棒模具， 7- 预成型模具， 8- 小孔。 具体实施方式 ： 00。

13、25 下面结合附图对本发明做更进一步的解释。 0026 如图 1 至 3 所示， 本发明的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆包括中空的锚杆 杆体1， 锚杆杆体1由若干层经树脂溶液浸透的轴向纤维纱2和环向纤维纱3从内向外交替 叠加构成， 轴向纤维纱和环向纤维纱的总层数为 3 9 层， 优选的， 最内层和最外层的均为 轴向纤维纱 ； 轴向纤维纱 2 和环向纤维纱 3 均为玻璃纤维， 或轴向纤维纱 2 和环向纤维纱 3 均为玄武岩纤维。锚杆杆体 1 的内径大于等于 30mm， 在锚杆杆体 1 的表面沿杆体的轴向设 有螺纹槽 4 或螺旋形突起 5。 0027 本发明的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚杆生产。

14、工艺包括以下步骤 ： 0028 a、 将基体树脂、 固化剂、 填料和阻燃剂混合搅拌成树脂溶液， 静置1530分钟， 树 脂胶液中各组分的质量比例为 ： 基底树脂 70 75%、 固化剂 1 3%、 填料 15 20%、 阻燃剂 5 10%， 其中， 基体树脂为不饱和聚酯树脂、 乙烯基树脂或环氧树脂， 固化剂为过氧化二苯 甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯， 填料为氢氧化铝或碳酸钙， 阻燃剂为十溴联苯醚或三氧化二 锑。 0029 b、 在外径大于等于30mm的芯棒模具6表面上， 交替叠加若干层经树脂溶液浸透的 轴向纤维纱 2 和环向纤维纱 3， 形成具有多层纤维纱结构的中空杆体 ； 所述轴向纤维纱 2 和。

15、 环向纤维纱 3 均为玻璃纤维， 或轴向纤维纱 2 和环向纤维纱 3 均为玄武岩纤维。 0030 c、 在中空杆体表面沿杆体的轴向方向螺旋缠绕定张力涤纶线， 使中空杆体表面形 成螺纹槽 4 ； 或者在中空杆体表面沿着杆体的轴向方向按照螺旋轨迹喷砂， 使中空杆体表 面形成螺旋形突起 5。 说 明 书 CN 103410544 A 4 3/4 页 5 0031 d、 将表面形成螺纹槽或螺旋形突起的中空杆体放入 60 250的加热烘箱固化 成型， 固化成型 5 10min， 然后切割成所需要的尺寸。 0032 实施例一， 生产外径 60mm， 内孔直径 40mm 的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚 杆。

16、。 0033 a、 将不饱和聚酯树脂、 过氧化二苯甲酰、 氢氧化铝和十溴联苯醚混合搅拌成树脂 溶液， 静置 15 分钟， 树脂胶液中各组分的质量比例为 ： 不饱和聚酯树脂 75%、 过氧化二苯甲 酰 1%、 氢氧化铝 15%、 十溴联苯醚 9%。 0034 b、 如图 3 和 4 所示， 采用直径 40mm 的芯棒模具 6， 并在芯棒模具 6 一端设置预成 型模具 7， 预成型模具 7 上沿圆周方向均布若干小孔 8。先将第一部分玻璃纤维纱经纱架进 入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至芯棒模具 6 表面， 使玻璃纤维纱 沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 2.。

17、2mm 的第一层轴向纤维纱 2， 接着将第二部分 玻璃纤维纱通过缠绕设备环向缠绕在第一层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.2mm 的第二层 环向纤维纱 3， 接着将第三部分玻璃纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至第二层环向纤维纱 3 表面， 使玻璃纤维纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管 状， 形成厚度约 2.2mm 的第三层轴向纤维纱 2， 接着将第四部分玻璃纤维纱通过缠绕设备环 向缠绕在第三层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.4mm 的第四层环向纤维纱 3， 接着将第五部 分玻璃纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 。

18、牵引至第四层 环向纤维纱 3 表面， 使玻璃纤维纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 2.2mm 的第五 层轴向纤维纱 2。进而形成具有五层玻璃纤维纱结构的厚度为 10mm 的中空杆体。 0035 c、 在中空杆体表面螺旋缠绕定张力涤纶线， 使中空杆体表面形成深度约为 1.5mm 的螺纹槽 4。 0036 d、 将表面形成螺纹槽 4 的中空杆体放入 80的加热烘箱固化成型， 固化成型 6min， 然后切割成所需要的尺寸。 0037 实施例二， 生产外径 70mm， 内孔直径 40mm 的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚 杆。 0038 a、 将乙烯基树脂、 过氧化苯甲酸叔丁酯、 碳酸钙。

19、和三氧化二锑混合搅拌成树脂溶 液， 静置 30 分钟， 树脂胶液中各组分的质量比例为 ： 乙烯基树脂 70%、 过氧化苯甲酸叔丁酯 3%、 碳酸钙 20%、 三氧化二锑 7%。 0039 b、 如图 3 和 4 所示， 采用直径 40mm 的芯棒模具 6， 并在芯棒模具一端设置预成型 模具 7， 预成型模具 7 上沿圆周方向均布若干小孔 8。先将第一部分玄武岩纤维纱经纱架进 入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至芯棒模具 6 表面， 使玄武岩纤维 纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 2.5mm 的第一层轴向纤维纱 2， 接着将第二部 分玄武岩纤维纱通过缠绕设。

20、备环向缠绕在第一层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.2mm 的第 二层环向纤维纱 3， 接着将第三部分玄武岩纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成 型模具 7 上的小孔 8 牵引至第二层环向纤维纱 3 表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具 6 轴向 排列成管状， 形成厚度约 2.5mm 的第三层轴向纤维纱 2， 接着将第四部分玄武岩纤维纱通过 缠绕设备环向缠绕在第三层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.4mm 的第四层环向纤维纱 3， 接 着将第五部分玄武岩纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至第四层环向纤维纱3表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具6轴。

21、向排列成管状， 形成厚度 说 明 书 CN 103410544 A 5 4/4 页 6 约 2.5mm 的第五层轴向纤维纱 2， 接着将第六部分玄武岩纤维纱通过缠绕设备环向缠绕在 第五层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.4mm 的第四层环向纤维纱 3， 接着将第七部分玄武岩 纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至第六层环向纤 维纱 2 表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 2mm 的第七层轴向 纤维纱 2。进而形成具有七层玄武岩纤维纱结构的厚度为 13.5mm 的中空杆体。 0040 c、 在中空杆体表面按照螺旋轨迹喷砂，。

22、 使中空杆体表面形成高度为 1.5mm 的螺旋 形突起 4。 0041 d、 将表面形成螺旋形突起 4 的中空杆体放入 180的加热烘箱固化成型， 固化成 型 8min, 然后切割成所需要的尺寸。 0042 实施例三， 生产外径 70mm， 内孔直径 40mm 的大直径高耐压中空纤维增强塑料锚 杆。 0043 a、 将环氧树脂、 过氧化苯甲酸叔丁酯、 氢氧化铝和三氧化二锑混合搅拌成树脂溶 液， 静置25分钟， 树脂胶液中各组分的质量比例为 ： 环氧树脂73%、 过氧化苯甲酸叔丁酯2%、 氢氧化铝 17%、 三氧化二锑 8%。 0044 B、 如图 3 和 4 所示， 采用直径 40mm 的芯棒。

23、模具 6， 并在芯棒模具一端设置预成型 模具 7， 预成型模具 7 上沿圆周方向均布若干小孔 8。先将第一部分玄武岩纤维纱经纱架进 入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至芯棒模具 6 表面， 使玄武岩纤维 纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 2.5mm 的第一层轴向纤维纱 2， 接着将第二部 分玄武岩纤维纱通过缠绕设备环向缠绕在第一层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.2mm 的第 二层环向纤维纱 3， 接着将第三部分玄武岩纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成 型模具 7 上的小孔 8 牵引至第二层环向纤维纱 3 表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具 。

24、6 轴向 排列成管状， 形成厚度约 2.5mm 的第三层轴向纤维纱 2， 接着将第四部分玄武岩纤维纱通过 缠绕设备环向缠绕在第三层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.4mm 的第四层环向纤维纱 3， 接 着将第五部分玄武岩纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至第四层环向纤维纱3表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具6轴向排列成管状， 形成厚度 约 2.5mm 的第五层轴向纤维纱 2， 接着将第六部分玄武岩纤维纱通过缠绕设备环向缠绕在 第五层轴向纤维纱 2 上， 形成厚度约 1.4mm 的第四层环向纤维纱 3， 接着将第七部分玄武岩 纤维纱经纱架进入树脂槽浸透树。

25、脂， 然后经预成型模具 7 上的小孔 8 牵引至第六层环向纤 维纱 2 表面， 使玄武岩纤维纱沿芯棒模具 6 轴向排列成管状， 形成厚度约 3.5mm 的第七层轴 向纤维纱 2。进而形成具有七层玄武岩纤维纱结构的厚度为 15mm 的中空杆体。 0045 c、 在中空杆体表面螺旋缠绕定张力涤纶线， 使中空杆体表面形成深度约为 1.5mm 的螺纹槽 4。 0046 d、 将表面形成螺纹槽 4 的中空杆体放入 200的加热烘箱固化成型， 固化成型 9min， 然后切割成所需要的尺寸。 0047 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103410544 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103410544 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103410544 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103410544 A 9 。