CN113250038A - 一种抗开裂的人工冰场冰层 - Google Patents

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Abstract

一种抗开裂的人工冰场冰层，它属于结构工程技术领域。它要解决现有人工冰场的冰层容易开裂的问题。冰层：自下而上由碳纤维网层、制冷层、碳纤维网冰层和上部冰层组成。本发明中所用碳纤维网和冰层整体受力，其中碳纤维承受拉应力，冰层主要承受压应力，从而解决冰层抗拉强度远小于抗压强度的特性造成的易弯曲开裂和承载力低问题。另外，相比钢丝网、钢筋等加强材料，碳纤维网强度和弹性模量更高，承受的拉应力更大；热膨胀系数小，其自身变化对温度变化不敏感，其在不均匀温度场作用下对冰层产生的附加应力小。本发明中冰层构造简单、施工方便且有效实用，可应用到人工冰层建造中，具有广泛的应用前景。本发明适用于人工冰场的冰层抗开裂。

Description

一种抗开裂的人工冰场冰层
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种抗开裂的人工冰场冰层。
背景技术
为了满足人们对冰上运动的需求，让不同地区、不同季节的冰上娱乐活动得以平衡的充分发展，越来越多的室内人工冰场进行建设，摆脱了室外恶劣环境的不利影响以及季节约束，提高了人们参与冰上运动的积极性与乐趣，有助于冰雪运动的蓬勃发展。
目前，室内人工冰场具有施工周期短、成本低、环保、维修便利的优点，但是由于冰的抗拉强度低，冰面大幅度冲击运动或满载浇冰车反复碾压下容易开裂，冰层形成裂缝影响冰面美观，严重的裂缝影响运动的进行。因此研发具有抗开裂功能的人工冰场冰层非常重要。
发明内容
本发明目的是为了解决现有人工冰场的冰层容易开裂的问题，而提供一种抗开裂的人工冰场冰层。
一种抗开裂的人工冰场冰层，它为置于人工冰场保温层上表面的冰层，抗开裂的人工冰场冰层自下而上由碳纤维网层、制冷层、碳纤维网冰层和上部冰层组成；
其中所述碳纤维网层采用单层且单张规格长×宽为(4～8)m×(4～8)m，网孔尺寸为(10～50)mm×(10～50)mm的碳纤维网；相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式；
所述制冷层由制冷管管托、制冷管和冰A组成；制冷层的厚度为50.5～52mm；
所述碳纤维网冰层由碳纤维网和冰B组成；碳纤维网冰层的厚度为1～3mm；
所述上部冰层是在碳纤维网冰层上采用分层多次浇水法冻结成冰层；上部冰层的厚度为5～25mm。
本发明具有如下优点：
本发明中所用碳纤维网和冰层整体受力，其中碳纤维承受拉应力，冰层主要承受压应力，从而解决冰层抗拉强度远小于抗压强度的特性造成的易弯曲开裂和承载力低问题。另外，相比钢丝网、钢筋等加强材料，碳纤维网强度和弹性模量更高，承受的拉应力更大；热膨胀系数小，其自身变化对温度变化不敏感，其在不均匀温度场作用下对冰层产生的附加应力小。
本发明中碳纤维网可直接购买成品，质量高且缩短工期、降低成本；本发明中抗开裂的人工冰场冰层，构造简单、施工方便且有效实用，可应用到人工冰层建造中，具有广泛的应用前景。
本发明适用于人工冰场的冰层抗开裂。
附图说明
图1为本发明中抗开裂的人工冰场冰层的结构示意图，其中1表示碳纤维网层，2表示制冷层，3表示碳纤维网冰层，4表示上部冰层；
图2为本发明中抗开裂的人工冰场冰层中制冷层2的结构示意图，其中5表示制冷管管托，6表示制冷管。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1所示，本实施方式一种抗开裂的人工冰场冰层，它为置于人工冰场保温层上表面的冰层，抗开裂的人工冰场冰层自下而上由碳纤维网层1、制冷层2、碳纤维网冰层3和上部冰层4组成；
其中所述碳纤维网层1采用单层且单张规格长×宽为4～8m×4～8m，网孔尺寸为10～50mm×10～50mm的碳纤维网；相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式；
所述制冷层2由制冷管管托5、制冷管6和冰A组成；制冷层2的厚度为50.5～52mm；
所述碳纤维网冰层3由碳纤维网和冰B组成；碳纤维网冰层3的厚度为1～3mm；
所述上部冰层4是在碳纤维网冰层3上采用分层多次浇水法冻结成冰层；上部冰层4的厚度为5～25mm。
本实施方式中结成的冰均采用纯净水或自来水，不含纤维分子。
本实施方式中碳纤维网采用压路机反复碾压，确保碳纤维网平铺，不翘不挠。
本实施方式中制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内，目的是抑制制冷管在加压运载制冷液时的运动。
本实施方式中制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内以后，要清理蜂窝制冷管管托及制冷管周围的灰尘油渍等，目的是使冰层冻的更结实。
本实施方式中上部冰层4的厚度根据冰场具体用途冻结不同厚度；若为冰面磨损不严重的冰上项目，则上部冰层的厚度为5～8mm；若为冰面磨损严重的冰上项目，则上部冰层的厚度为10～25mm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述碳纤维网的材质为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、黏胶基碳纤维或沥青基碳纤维。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述碳纤维网的碳纤维丝束数量为1k～3k，丝束直径为1mm～3mm。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述碳纤维网的成型方法为普通编织，即单向碳纤维双向编织成碳纤维网格，然后浸渍树脂胶固结。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一不相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述碳纤维网的表面处理方法为异型、粘沙、印花或带肋。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一不相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述冰A是在制冷管管托5上采用分层多次浇水法冻结而成的冰。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述碳纤维网冰层3中所用碳纤维网与碳纤维网层1所用碳纤维网相同，相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式，搭接的长度为40～100mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述冰B是在碳纤维网上采用一次漫水法冻结而成的冰。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，所述制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内；所述蜂窝制冷管管托5的高度为50mm，制冷管6直径为25mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，所述采用分层多次浇水法，每次每层冻结1～5mm的冰层。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
结合图1和图2所示，本实施方式一种抗开裂的人工冰场冰层，它为置于人工冰场保温层上表面的冰层，抗开裂的人工冰场冰层自下而上由碳纤维网层1、制冷层2、碳纤维网冰层3和上部冰层4组成；
其中所述碳纤维网层1采用单层且单张规格长×宽为8m×6m，网孔尺寸为30mm×30mm的碳纤维网；相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式；
所述制冷层2由制冷管管托5、制冷管6和冰A组成；制冷层2的厚度为52mm；
所述碳纤维网冰层3由碳纤维网和冰B组成；碳纤维网冰层3的厚度为3mm；
所述上部冰层4是在碳纤维网冰层3上采用分层多次浇水法冻结成冰层；上部冰层4的厚度为20mm。
本实施例中结成的冰均采用自来水，不含纤维分子。
本实施例中碳纤维网采用压路机反复碾压，确保碳纤维网平铺，不翘不挠。
本实施例中制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内，目的是抑制制冷管在加压运载制冷液时的运动。
本实施例中制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内以后，要清理蜂窝制冷管管托及制冷管周围的灰尘油渍等，目的是使冰层冻的更结实。
本实施例中所述碳纤维网的材质为聚丙烯腈基碳纤维。
本实施例中所述碳纤维网的碳纤维丝束数量为2k，丝束直径为1mm。
所述碳纤维网的成型方法为普通编织，即单向碳纤维双向编织成碳纤维网格，然后浸渍树脂胶固结。
所述碳纤维网的表面处理方法为异型。
所述冰A是在制冷管管托5上采用分层多次浇水法冻结而成的冰。
所述碳纤维网冰层3中所用碳纤维网与碳纤维网层1所用碳纤维网相同，相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式，搭接的长度为50mm。
所述冰B是在碳纤维网上采用一次漫水法冻结而成的冰。
所述制冷管6约束放置于蜂窝制冷管管托5内；所述蜂窝制冷管管托5的高度为50mm，制冷管6直径为25mm。
所述采用分层多次浇水法，每次每层冻结5mm的冰层。
本实施例中试验场地的人工冰场，原型来自中国专利号：201521109439.4，名称为用于室内临时冰场冰面支承转换的结构体系，该结构上方整体施工抗开裂的人工冰场的冰层。
采用本实施例中抗开裂的人工冰场冰层，经检测，冰层正常使用过程中，冰面未发现出现开裂问题。在哈尔滨工业大学土木工程学院结构试实验室进行的碳纤维网冰层和不含碳纤维网冰层的加载试验对比研究发现，碳纤维网能够和冰层协同受力，加了碳纤维网的冰层承载力得到提高，在大幅度冲击运动或满载浇冰车反复碾压下，本实施例中的冰层，依然不会开裂，能其抗开裂能力约提高3倍。

Claims (10)

1.一种抗开裂的人工冰场冰层，它为置于人工冰场保温层上表面的冰层，其特征在于它自下而上由碳纤维网层(1)、制冷层(2)、碳纤维网冰层(3)和上部冰层(4)组成；
其中所述碳纤维网层1采用单层且单张规格长×宽为4～8m×4～8m，网孔尺寸为10～50mm×10～50mm的碳纤维网；相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式；
所述制冷层(2)由制冷管管托(5)、制冷管(6)和冰A组成；制冷层(2)的厚度为50.5～52mm；
所述碳纤维网冰层(3)由碳纤维网和冰B组成；碳纤维网冰层(3)的厚度为1～3mm；
所述上部冰层(4)是在碳纤维网冰层(3)上采用分层多次浇水法冻结成冰层；上部冰层(4)的厚度为5～25mm。
2.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述碳纤维网的材质为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维或沥青基碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述碳纤维网的碳纤维丝束数量为1k～3k，丝束直径为1mm～3mm。
4.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述碳纤维网的成型方法为普通编织，即单向碳纤维双向编织成碳纤维网格，然后浸渍树脂胶固结。
5.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述碳纤维网的表面处理方法为异型、粘沙、印花或带肋。
6.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述冰A是在制冷管管托(5)上采用分层多次浇水法冻结而成的冰。
7.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述碳纤维网冰层(3)中所用碳纤维网与碳纤维网层1所用碳纤维网相同，相邻两片碳纤维网之间采用胶水搭接方式，搭接的长度为40～100mm。
8.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述冰B是在碳纤维网上采用一次漫水法冻结而成的冰。
9.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述制冷管(6)约束放置于蜂窝制冷管管托(5)内；所述蜂窝制冷管管托(5)的高度为50mm，制冷管(6)直径为25mm。
10.根据权利要求1所述的一种抗开裂的人工冰场冰层，其特征在于所述采用分层多次浇水法，每次每层冻结1～5mm的冰层。
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