CN101817227B - 一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，它包括如下步骤：浸胶，预成型，半固化烘干，螺旋箍筋成型，定型烘干，切割包装。本发明的连续的多圈连续的封闭式复合材料箍筋，用连续螺旋复合材料箍筋替代单圈的复合材料箍筋，在同样的构件中，不仅省材料，省工时，耐腐蚀，而且在等截面等间距的情况下，还可以提高梁或柱的承载能力；复合材料箍筋抗拉强度是钢筋的3倍，而重量仅是钢筋的四分之一，具有无磁性、耐水、抗冻、耐化学腐蚀性强等优点；采用本发明的纤维复合材料螺旋箍筋成型工艺，可以克服传统复合材料筋材固化定型后很难弯曲成不同形状箍筋的缺陷，可以使得复合材料筋棒按照人们的需要随意变换形状、制成螺旋状箍筋。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纤维材料的成型方法，具体说是建筑行业中料筋骨架构件上使用的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法。
背景技术
在建筑工程中，为了避免结构体在完成后，在外力作用下产生剪力破坏的情况，通常会在主钢筋和外围混凝土之间设置箍筋，用它来固定主复合材料筋或其它筋，以增强结构体的抗剪强度。现有的箍筋通常使用钢筋制成，钢筋制成的箍筋需要在开口的地方焊接固定，每个结构体上需要多个箍筋连续叠加。箍筋也可以使用复合材料制成，包括封箍和扣箍，到目前为止这些复合材料箍筋都是以手工制成，而且只是成单圈的复合材料箍筋，使用时需在开口处采用绑定等方式固定。
由于现有的箍筋都是单根钢筋或复合材料由工人手工围绕而成，故其尺寸大小难以把握，且需要耗费大量的人力、时间；钢筋箍筋的重量很重，操作不方便，而且会增加建筑整体的重量，加大成本；而且由于每个单圈箍筋上均有焊点或开口，故其收缩应力不均匀。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续螺旋箍筋的加工方法，其能够克服现有单圈箍筋的缺点。
技术方案：一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，它包括如下步骤：
(1)浸胶：将复合纤维材料均匀分布，采用拉挤工艺将复合纤维材料在树脂中浸渍；
(2)预成型：浸过胶的复合纤维材料首先通过分线板分为若干根纤维束，其中一部分纤维束通过中心成型管成型为内芯，在内芯外再覆盖剩余的浸过树脂的纤维束得得到复合纤维材料毛坯，然后在复合纤维毛坯的外表面缠绕缠绕纤维或缠绕绳；
(3)半固化烘干：将步骤(2)的缠绕过纤维筋的复合纤维材料毛坯通过80～100℃烘箱进行半固化烘干，3～10分钟，形成半固化的复合纤维材料箍筋毛坯；
(4)螺旋箍筋成型；将半固化的复合纤维材料箍筋毛坯的一端固定在模具模芯柱体上，将复合纤维材料箍筋胚体的另一端螺旋缠绕于模具模芯表面，缠绕完之后，将该端固定在模具上；模具芯柱体的尺寸、形状与需制作的箍筋的尺寸、形状适配；
(5)定型烘干；将固定好的螺旋箍筋及模具放入烘箱中进行烘烤，200～250℃下，烘烤10～20分钟；
(6)切割包装：根据需求长度、圈数进行切割、包装即可。
其中，步骤(1)中所述的复合纤维材料为拉挤型玄武岩纤维或拉挤型玻璃纤维；优选的步骤(1)的树脂重量在树脂与复合纤维材料重量之和中的比例不大于25％；步骤(1)中所述的树脂为通用型不饱和树脂、乙烯基或拉挤型环氧树脂。乙烯基为帝斯曼公司生产，型号为DSM-430。
其中，步骤(2)中，所述的纤维筋为为玄武岩纤维或玻璃纤维；步骤(2)中，纤维筋在纤维束表面呈螺旋状缠绕；步骤(2)中，所述的纤维筋勒进复合纤维材料表面的树脂内至少1mm以上；步骤(2)中，所述的中心成型管为一内部为空心圆柱体的管状体，管状体的壁厚不小于5mm。
其中，在步骤(3)的半固化烘干之后，在半固化螺旋筋胚体上喷涂石英砂颗粒；所述的石英砂为40目～70目。
有益效果：(1)本发明将大量使用的复合材料箍筋实现了机械化生产，提高了生产效率，减轻了生产工人的劳动力强度，减少了原料的损耗和作业场地，节能效果明显；而且它加工出的复合材料箍筋形状与尺寸能保持规整一致，增加了复合材料箍筋的强度，方便包装和运输。
(2)本发明的连续的多圈连续的封闭式复合材料箍筋，用连续螺旋复合材料箍筋替代单圈的复合材料箍筋，在同样的构件中，不仅省材料，省工时，耐腐蚀，而且在等截面等间距的情况下，还可以提高梁或柱的承载能力；复合材料箍筋抗拉强度是钢筋的3倍，而重量仅是钢筋的四分之一，具有无磁性、耐水、抗冻、耐化学腐蚀性强等优点。
(3)采用本发明的纤维复合材料螺旋箍筋成型工艺，可以克服传统复合材料筋材固化定型后很难弯曲成不同形状箍筋的缺陷，可以使得复合材料筋棒按照人们的需要随意变换形状、制成螺旋状箍筋；并且螺旋状箍筋产品的表面干净，不会发粘，使用方便。
(4)本发明的连续螺旋箍筋的成型方法加工成的多圈连续的封闭式的复合材料箍筋，与混凝土粘结性能强高、耐高温螺旋状箍筋，可以在不超过200℃的高温下正常工作。
附图说明
图示为本发明的成型工艺示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
制造直径20mm、重量为570g的玻璃纤维螺旋箍筋，其中玻璃纤维含量为427.5g，占总重量的75％，树脂含量为25％，为142.5g。
(1)浸胶：取89根4800tex的拉挤型玻璃纤维纱，将玻璃纤维纱按照其长度方向理顺置于纱架1上；将玻璃纤维材纱从纱架1上引出，采用拉挤工艺将所有的玻璃纤维纱整理成一大束，然后在树脂粘合剂槽2中浸渍。所用的树脂为环氧树脂，由巴陵石油化工有限责任公司生产的型号为128，调配时使用该公司提供的固化剂和促进剂，用量分别为环氧树脂总重量的5％。
如果需要在煤矿等要求阻燃、无烟环境中使用，则可以在玻璃纤维材料表面浸渍通用型不饱和树脂，该通用型不饱和树脂可由常州天马集团有限公司生产，型号为TM-107M，所用的环氧树脂先加环氧树脂总重量70％的固化剂调配，然后再加环氧树脂总重量0.3％的促进剂，所述的固化剂和促进剂从江阴市前进化工厂购得，型号为TBPB加BPO。这样制成的复合纤维材料螺旋箍筋即具有耐高温、阻燃、无烟特性。
(2)预成型：浸过胶的玻璃纤维纱分为两部分：其中一部分通过中心成型管3后成为比较紧密的纤维束内芯，不易使用缠绕线扎紧；所以将另外一部分浸过树脂的玻璃纤维纱包覆在内芯的外表面，由于这些纤维没有经过中成型管3，表面的树脂比较松软，容易扎螺纹。其中通过中心成型管3的纤维纱数量占纤维总量的50～80％，根据缠绕线需要缠绕进的深度选择。
实施例中，其中20玻璃纤维根经过分线板；另外69根玻璃纤维通过中心成型管3预成型为内芯，在内芯外再覆盖剩余的20根浸过胶的玻璃纤维，成为一扭力状态下的含浸渍纤维，得到一稳定尺寸的玻璃纤维毛坯。
分线板4为一个圆形的多孔板，多孔板上设有若干圆形瓷眼，可以刮掉玻璃纤维表面多余的树脂，并使剩余的树脂在玻璃纤维表面分布更加均匀。
中心成型管3为一中空的管状体，所述的中心成型管3的内径直径略大于通过的玻璃纤维直径的总和的1～3mm，本实施例中通过中心成型管3的69根玻璃纤维束的直径总和为12mm，故选取的中心成型管3的内径为14mm即可。
然后在玻璃纤维毛坯的外表面缠绕扎紧线，扎紧线选取1200tex或2400tex拉挤型玻璃纤维，所述的玻璃纤维有两根，两根之间的间距为10mm，玻璃纤维勒进玻璃纤维毛坯表面的树脂内约1mm，以增加螺旋箍筋与混凝土之间的粘结力。玻璃纤维在玻璃纤维毛坯表面呈螺旋状缠绕。
(3)半固化烘干：步骤(2)的缠绕过扎紧线的玻璃纤维毛坯进入100℃烘箱5进行半固化烘干，玻璃纤维毛坯从进入烘箱5到完全出烘箱5约3～10分钟，进而形成半固化的玻璃纤维箍筋毛坯。
为了使最后的玻璃纤维螺旋箍筋在使用中，与混凝土有更大的粘结力，在半固化的玻璃纤维箍筋胚体的表面喷涂石英砂颗粒，石英砂为50目。喷涂石英砂颗粒采用鼓风装置6，使喷涂的石英砂颗粒更加均匀。
(4)螺旋箍筋成型：将半固化的玻璃纤维箍毛坯的一个端头先折弯，折弯端头牵引到模具模芯7柱体上，模具模芯7旋转并同时在牵引力的作用下不断前进，从而玻璃纤维箍毛坯不断螺旋卷绕在模具摸芯7柱体上。
玻璃纤维箍毛坯在模具模芯7上在前进的同时，被螺旋缠绕成与模具模芯7形状适配的螺旋箍筋毛坯，例如圆形或多边形的玻璃纤维螺旋箍筋，实施例中的玻璃纤维筋毛坯的直径为20mm，模具模芯前进的速度是1.5m/分钟。所述模具模芯7的前进速度与玻璃纤维筋毛坯的直径相关，若直径较大，则前进速度较慢；若直径较小，则前进速度较快；一般为1-2m/分种。
当缠绕成螺旋状的玻璃材料圆形或多边形箍筋被送到模芯后半段时，由于圆形或多边型模具模芯7侧放15度，迫使各圈箍筋密集排列，而模具模芯7继续旋转，推出玻璃纤维螺旋箍筋产生巨大的螺旋推力和挤压力，迫使箍筋圈逐渐地向前滑出，然后在烘干炉8中。
(5)定型烘干：将上述螺旋缠绕而成的玻璃纤维箍筋毛坯再经过烘干箱8，在200℃-250℃的温度下烘干，使半固化状的螺旋箍筋进行固化定型，使玻璃纤维螺旋箍筋毛坯形成螺旋状的连续的玻璃纤维螺旋箍筋圈体。
(6)切割包装：将步骤(5)的玻璃纤维螺旋箍筋圈体从模具模芯中引出，同时按照需要切割成一定的圈数，使其形成圆形或多边形的玻璃纤维螺旋状箍筋产品。
Claims (10)
1.一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)浸胶：将复合纤维材料均匀分布，采用拉挤工艺将复合纤维材料在树脂中浸渍；
(2)预成型：浸过胶的复合纤维材料首先通过分线板分为若干根纤维束，这些复合材料纤维束分为两部分：其中一部分复合材料纤维束通过中心成型管成型为内芯，在内芯外表面再覆盖剩余的另外一部分复合纤维束，得到复合纤维材料毛坯；然后在复合纤维毛坯的外表面缠绕缠绕纤维或缠绕绳；
(3)半固化烘干：将步骤(2)的缠绕过缠绕纤维或缠绕绳的复合纤维材料毛坯通过80～100℃烘箱进行半固化烘干，3～10分钟，形成半固化的复合纤维材料箍筋毛坯；
(4)螺旋箍筋成型：将半固化的复合纤维材料箍筋毛坯的一端固定在模具模芯柱体上；将复合纤维材料箍筋胚体的另一端螺旋缠绕于模具模芯表面，缠绕完之后，将复合纤维材料箍筋胚体螺旋缠绕于模具模芯表面的这个端部也固定在模具上；模具芯柱体的尺寸、形状与需制作的箍筋的尺寸、形状适配；
(5)定型烘干；将固定好的螺旋箍筋及模具放入烘箱中进行烘烤，200～250℃下，烘烤10～20分钟；
(6)切割包装：根据需求长度、圈数进行切割、包装即可。
2.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(1)中所述的复合纤维材料为玄武岩纤维或玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(1)的树脂重量在树脂与复合纤维材料重量之和中的比例不大于25％。
4.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(1)中所述的树脂为通用型不饱和树脂、乙烯基或拉挤型环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的缠绕纤维或缠绕绳为玄武岩纤维或玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，缠绕纤维或缠绕绳在纤维束表面呈螺旋状缠绕。
7.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的缠绕纤维或缠绕绳勒进复合纤维材料表面的树脂内至少1mm以上。
8.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的中心成型管为一内部为空心圆柱体的管状体，管状体的壁厚不小于5mm。
9.根据权利要求1所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，在步骤(3)的半固化烘干之后，在半固化的箍筋毛坯上喷涂石英砂颗粒。
10.根据权利要求9所述的一种复合纤维材料螺旋箍筋的加工方法，其特征在于，所述的石英砂为40目～70目。
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