CN102935722B - 纤维增强树脂基复合筋的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维增强树脂基复合筋的制造方法，包括以下步骤：将纤维放入浸胶设备进行浸胶处理；将经过浸胶设备处理后的纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕；将经过螺旋缠绕设备缠绕后的纤维放入加砂设备在纤维上加砂；将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶；将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化；将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，得到纤维增强树脂基复合筋。使用本发明方法制造出的纤维增强树脂基复合筋具有电绝缘、非磁性、与水泥混凝土结合性好、耐酸、耐碱、耐腐蚀、比重轻、强度高、连续配筋免焊等特性。

Description

纤维增强树脂基复合筋的制造方法

技术领域

本发明实施例涉及一种纤维增强树脂基复合筋的制造方法，属于土建交通等相关领域的新材料的开发。

背景技术

混凝土结构是世界上应用最广泛的建筑材料之一，其结构都是以钢筋增强混凝土，钢筋由pH值(氢离子浓度指数)在11至13之间的碱性混凝土保护，使钢筋混凝土结构具有一定的耐久性。暴露在侵蚀性环境下的钢筋混凝土，在一定的条件下会发生碳化物和氯化物的侵入，使混凝土从碱性变成中性，钢筋钝化膜破坏而开始腐蚀。受腐蚀的钢筋体积比原来组织中的铁金属体积大，从而形成了很大的内膨胀力，导致混凝土开裂和剥落，最终引起建筑物毁坏。

据资料介绍，美国每年因钢筋锈蚀造成的损失高达700亿美元，近60万座桥梁中有20多万座存在结构缺陷，近10万座桥梁钢筋锈蚀严重；英国建造在海洋及含氯化物环境中的钢筋混凝土结构，因钢筋锈蚀需要重建或更换钢筋的占1/3以上；日本由于较多地区采用海砂作为混凝土中的细骨料，钢筋锈蚀成为一个严重问题；我国在对华南18座钢筋混凝土码头的调查表明，尽管使用期仅7-16年，但有16座码头的钢筋锈蚀严重；在对浙江镇海的22座中小型海工建筑物的调查表明，967根构件中由于钢筋锈蚀导致顺筋开裂破坏的有538根，占构件总数的56%；北京西直门立交桥由于钢筋的大量锈蚀于1999年重建，其使用期还不到19年。

但上述措施均有限，经过长期的分析研究，纤维增强复合筋无论从防腐性、经济性、施工性，还是从生产工艺来说都是最实用的用来解决路面、桥梁路面、重载路面以及寒冷、腐蚀环境恶劣地区钢筋混凝土结构腐蚀问题的有效措施。

80年代初，国外在混凝土中应用纤维增强复合材料技术得到认可，纤维增强复合筋开始了商业化生产，逐渐形成批量，并奠定了其在土木工程领域应用的基础，受到工程界的广泛重视。90年代初西方国家每年纤维增强复合筋的消耗量达到三十亿美元。目前，美国、加拿大和日本等国已将各种结构形式的复合筋成功用于桥梁、海洋结构、停车场、挡土墙、核反应堆基础、机场跑道、隧道等土木工程中。

国内复合筋的应用研究开始于2000年，起步比国外晚60余年，在应用研究试验数据积累分析、系统性、材料的物理特性和力学特性的基础研究以及实际应用的经验、设计理论依据等方面都有较大的差距。近几年，国内大专院校、专业科研机构主要在复合筋的材料特性、各种物理和机械性能试验应用等方面进行了大量的试验和研究，积累了丰富的试验数据并制定了其相应的行业、国家标准，并正在或即将实施实际的应用试验工程项目。比如，国家西部交通建设科学项目“复合筋混凝土结构在港口工程中应用研究大纲”已通过专家评审并开始实施。复合筋的国家标准也正在制定之中，所有这些工作的开展都将为包括玄武岩纤维复合筋在内的各种纤维复合筋在国内基础建设的应用、推广打下了理论和科学的基础。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种纤维增强树脂基复合筋的制造方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种纤维增强树脂基复合筋的制造方法，包括以下步骤：

将纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为20至30秒，胶液温度为20至25度；

将经过浸胶设备处理后的纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕；

将经过螺旋缠绕设备缠绕后的纤维放入加砂设备在纤维上加砂，完成对纤维的表面糙化，喷砂设备的喷砂速度和纤维的运动速度同步；

将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为150至200度，凝胶时间为50至70秒，根据不同的胶液选择不同的固化温度，凝胶处理的作用主要是为了使胶液凝固；

将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为200至220度，固化时间为50至70秒，根据不同的胶液选择不同的固化温度，固化的作用主要是使胶液和纤维更紧密地结合在一起；

将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为200至220度，后固化时间为50至70秒，根据不同的胶液选择不同的固化温度，后固化的作用主要是对固化作用进行加固，经过后固化处理后得到纤维增强树脂基复合筋；

将经过后固化处理后的纤维增强树脂基复合筋通过牵引机组牵引出后固化设备，将纤维增强树脂基复合筋用收卷机卷绕在相应的卷盘上，根据不同需求可切割成不同长度的纤维增强树脂基复合筋制品。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述纤维或纤维增强树脂基复合筋的动力来自于牵引设备，被牵引设备牵引的纤维或纤维增强树脂基复合筋的运动速度与螺旋缠绕设备的缠绕速度相同。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述螺旋缠绕设备的旋转速度80至120转/分钟，这样可以保证缠绕设备将纤维缠绕得更紧。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述加砂设备为高压喷砂机。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述砂为石英砂。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种或几种。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述浸胶设备中的胶液为树脂基。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述树脂基为乙烯基聚酯树脂体系或环氧树脂体系中的一种或几种。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述凝胶过程中，控制凝胶设备的温度为180至190度。

作为本发明的优选方式，在上述纤维增强树脂基复合筋的制造方法中，优选的是，所述纤维增强树脂基复合筋的直经为5至40毫米。

本发明的效果和优点：使用本发明方法制造出的纤维增强树脂基复合筋具有电绝缘、非磁性、与水泥混凝土结合性好、耐酸、耐碱、耐腐蚀、比重轻、强度高、连续配筋免焊等特性。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例，将10束玄武岩纤维放入预处理设备进行表面净化、表面活化及烘干处理；然后将玄武岩纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为25秒，胶液温度为22度，胶液为乙烯基聚酯树脂；将经过浸胶设备处理后的玄武岩纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕，螺旋残绕设备中使用的缠绕线为工业涤纶高强纱，螺纹间距为1厘米，螺旋缠绕设备的旋转速度为100转/分钟，这样可以保证缠绕线将玄武岩纤维缠绕得更紧；将经过螺旋缠绕设备缠绕后的玄武岩纤维放入高压喷砂机，高压喷砂机对玄武岩纤维进行喷砂，使玄武岩纤维表面覆盖上石英砂，喷砂设备的喷砂速度和玄武岩纤维的运动速度相对应，这样既可以保证玄武岩纤维表面有足够的石英砂，又能减少对石英砂的浪费；将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为180度，凝胶时间为60秒；将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为210度，固化时间为60秒；将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为210度，后固化时间为60秒，得到纤维增强树脂基复合筋，该纤维增强树脂基复合筋的直径为10毫米；将得到的纤维增强树脂基复合筋通过牵引机组牵引出后固化设备，将纤维增强树脂基复合筋用收卷机卷绕在相应的卷盘上，根据不同需求可切割成不同长度的纤维增强树脂基复合筋制品。

根据本发明的一个实施例，将20束玄武岩纤维放入预处理设备进行表面净化、表面活化及烘干处理；然后将玄武岩纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为20秒，胶液温度为20度，胶液为环氧树脂；将经过浸胶设备处理后的玄武岩纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕，螺旋残绕设备中使用的缠绕线为工业涤纶高强纱，螺纹间距为1.5厘米，纤维拉挤速度与螺旋缠绕速度同步协调进行工艺制造，螺旋缠绕设备的旋转速度为80转/分钟；将经过螺旋缠绕设备缠绕后的玄武岩纤维放入高压喷砂机，高压喷砂机对玄武岩纤维进行喷砂，使玄武岩纤维表面覆盖上石英砂，喷砂设备的喷砂速度和玄武岩纤维的运动速度相对应，这样既可以保证玄武岩纤维表面有足够的石英砂，又能减少对石英砂的浪费；将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为150度，凝胶时间为70秒；将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为200度，固化时间为70秒；将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为200度，后固化时间为70秒，得到纤维增强树脂基复合筋，该纤维增强树脂基复合筋的直径为20毫米；将得到的纤维增强树脂基复合筋通过牵引机组牵引出后固化设备，将纤维增强树脂基复合筋用收卷机卷绕在相应的卷盘上，根据不同需求可切割成不同长度的纤维增强树脂基复合筋制品。

根据本发明的一个实施例，将10束玄武岩纤维放入预处理设备进行表面净化、表面活化及烘干处理；然后将玄武岩纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为30秒，胶液温度为25度，胶液为乙烯基聚酯树脂；将经过浸胶设备处理后的玄武岩纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕，螺旋残绕设备中使用的缠绕线为工业涤纶高强纱，螺纹间距为1厘米，螺旋缠绕设备的旋转速度为120转/分钟，这样可以保证缠绕线将玄武岩纤维缠绕得更紧；将经过螺旋缠绕设备缠绕后的玄武岩纤维放入高压喷砂机，高压喷砂机对玄武岩纤维进行喷砂，使玄武岩纤维表面覆盖上石英砂，喷砂设备的喷砂速度和玄武岩纤维的运动速度相对应，这样既可以保证玄武岩纤维表面有足够的石英砂，又能减少对石英砂的浪费；将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为200度，凝胶时间为50秒；将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为220度，固化时间为50秒；将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为220度，后固化时间为50秒，得到纤维增强树脂基复合筋，该纤维增强树脂基复合筋的直径为10毫米；将得到的纤维增强树脂基复合筋通过牵引机组牵引出后固化设备，将纤维增强树脂基复合筋用收卷机卷绕在相应的卷盘上，根据不同需求可切割成不同长度的纤维增强树脂基复合筋制品。

根据本发明的一个实施例，将10束玻璃纤维放入预处理设备进行表面净化、表面活化及烘干处理；然后将玻璃纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为25秒，胶液温度为22度，胶液为乙烯基聚酯树脂；将经过浸胶设备处理后的玻璃纤维用螺旋缠绕设备进行缠绕，螺旋残绕设备中使用的缠绕线为工业涤纶高强纱，螺纹间距为1厘米，螺旋缠绕设备的旋转速度为100转/分钟，这样可以保证缠绕线将玻璃纤维缠绕得更紧；将经过螺旋缠绕设备缠绕后的玻璃纤维放入高压喷砂机，高压喷砂机对玻璃纤维进行喷砂，使玻璃纤维表面覆盖上石英砂，喷砂设备的喷砂速度和玻璃纤维的运动速度相对应，这样既可以保证玻璃纤维表面有足够的石英砂，又能减少对石英砂的浪费；将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为180度，凝胶时间为60秒；将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为210度，固化时间为60秒；将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为210度，后固化时间为60秒，得到纤维增强树脂基复合筋，该纤维增强树脂基复合筋的直径为10毫米；将得到的纤维增强树脂基复合筋通过牵引机组牵引出第后固化设备，将纤维增强树脂基复合筋用收卷机卷绕在相应的卷盘上，根据不同需求可切割成不同长度的纤维增强树脂基复合筋制品。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种纤维增强树脂基复合筋的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

将纤维放入浸胶设备进行浸胶处理，浸胶处理时间为20至30秒，胶液温度为20至25度；所述浸胶设备中的胶液为乙烯基聚酯树脂体系；

将经过浸胶设备处理后的纤维用螺旋缠绕设备以80至120转/分钟的旋转速度进行缠绕；

将经过螺旋缠绕设备缠绕后的纤维放入加砂设备在纤维上加砂；

将经过加砂设备处理后的纤维放入凝胶设备进行凝胶，控制凝胶设备的温度为180至190度，凝胶时间为50至70秒；

将经过凝胶后的纤维放入固化设备进行固化，控制固化设备的温度为200至220度，固化时间为50至70秒；

将经过固化后的纤维放入后固化设备进行后固化，控制后固化设备的温度为200至220度，后固化时间为50至70秒，经过后固化后得到直经为5至40毫米的纤维增强树脂基复合筋；

所述纤维或纤维增强树脂基复合筋的动力来自于牵引设备，被牵引设备牵引的纤维或纤维增强树脂基复合筋的运动速度与螺旋缠绕设备的缠绕速度相同。

2.根据权利要求1所述纤维增强树脂基复合筋的制造方法，其特征在于，所述加砂设备为高压喷砂机。

3.根据权利要求2所述纤维增强树脂基复合筋的制造方法，其特征在于，所述砂为石英砂。

4.根据权利要求1所述纤维增强树脂基复合筋的制造方法，其特征在于所述纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种或几种。