CN102979097A - 一种编织套管型frp筋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编织套管型FRP筋及其制备方法，所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花纹状分布于FRP筋的表面，还可以具有横向的螺纹状结构；所述FRP筋包括增强纤维和浸渍胶液，增强纤维全部或部分编织成纤维套管，浸渍胶液以热固性树脂或不饱和树脂为基体，还包括固化剂、引发剂和填料，其制备步骤包括送纱、纤维套管放置、浸胶、纤维集束、预成型、缠绕定型、牵引、固化成型以及切割。本发明提供的FRP筋除具有优异的纵向拉伸强度外，还具有良好的环向强度，能够适应现在应用中对FRP筋提出的新要求，而且所述FRP筋的制备成本低，在现有设备基础上稍作改进即可生产，容易推广，极大地增加了FRP筋的应用范围。

Description

一种编织套管型FRP筋及其制备方法

【技术领域】

本发明属于土木工程材料领域，涉及一种纤维增强树脂FRP及其制备方法。

【背景技术】

传统的纤维增强树脂FRP筋，其中作为增强材料的主要是人工合成连续纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维等。用上述增强材料生产的FRP筋有很好的径向强度(如拉伸强度)，但它的环向强度(如弯曲强度，剪切强度和扭转强度等)却很低。随着近年来工程应用领域和用量的不断扩大，在很多场合FRP筋已无法完全满足要求；特别是在自钻式FRP锚杆应用领域，传统的纤维增强树脂FRP筋因扭转强度不足而无法使用。

为了弥补传统纤维增强树脂FRP筋的上述不足，本发明通过改变纤维的铺层方向的方式，使FRP筋材在保留径向强度不变的情况下它的环向强度有很大的提高；而这种研究方式目前在本技术领域还未见披露。

【发明内容】

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种编织套管型FRP筋，同时提供了所述FRP筋的制备方法，应用所述FRP筋能够改善现有FRP筋环向强度不足的缺陷，为了实现以上的目的，本发明采用如下技术方案：

一种编织套管型FRP筋，呈杆状，所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花纹状分布于所述FRP筋的表面，上述花纹为平纹、斜纹或缎纹；上述FRP筋具有横向的螺纹状结构。

一种编织套管型FRP筋，所述FRP筋包括增强纤维和浸渍胶液，增强纤维在FRP筋材中的体积含量为5％～60％，增强纤维重量的20％～40％或100％编织成纤维套管；浸渍胶液以热固性树脂或不饱和树脂为基体，以热固性树脂或不饱和树脂的重量份为100份计，还包括固化剂0.8-1.8份、引发剂0.2-1.0份和填料3-10份；同时，还可以包括有苯乙烯或色浆中的至少一种；上述热固性树脂为乙烯基树脂、环氧树脂。

上述纤维套管编织的原料为长纤维、短纤维或其组合，或者具体为玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、苎麻纤维、亚麻纤维或黄麻纤维。

本发明还提供一种编织套管型FRP筋的制备方法，包括送纱、浸胶、纤维集束、预成型、牵引、固化成型以及切割步骤，在送纱和浸胶之间还设有纤维套管放置步骤。

其中，纤维套管是由增强纤维编织而成，纤维套管放置步骤采用预先套上、嵌入、缠绕转入或插入的放置方式。

在预成型和牵引之间还设有缠绕定型步骤。

上述FRP筋表面呈花纹状分布的凸起由上述编织纤维套管的纤维编织纹路形成。

本发明具有以下优点：1)采用的编织纤维套管原料可以包括任何的连续性或非连续性纤维、无机纤维和有机纤维、合成纤维和天然纤维等，把对纤维材质的要求降到最低；2)编织纤维套管可以是长纤维编织套管和短纤维编织套管，可以保证FRP筋的径向拉伸性能，又为FRP筋提供了很好的环向性能指标；3)本发明采用传统的拉挤热固化成型工艺，对设备改造要求不大，可以在现行的拉挤缠绕设备上进行生产，具有很强的适应性。

【附图说明】

图1是一种编织套管型FRP筋的结构示意图；

图2是另一种编织套管型FRP筋应用的结构示意图；

图3是编织套管型FRP筋的制备工艺示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。

图1是本发明实施例一种编织套管型FRP筋1的结构示意图，所述FRP筋1呈杆状，在所述FRP筋1的表面具有凸起11，呈花纹状分布在FRP筋1的表面，所述花纹是平纹，也可以是斜纹或缎纹；所述FRP筋1上还具有螺纹状结构12，所述螺纹状结构在FRP筋1上横向设置，且是连续的。

图2是本发明一种编织套管型FRP筋另一种实施例应用时的结构示意图，其中，包括FRP筋1、螺母2以及垫板3，所述FRP筋1的一端带有尖角，以使FRP筋方便的插入，为螺入做准备；螺母2螺于FRP筋1的另一端，在螺母2与需螺入的土层结构之间加有垫板3，以使FRP筋1与土层结构间产生足够应力。

所述FRP筋的表面花纹结构增大了FRP筋与土层结构间的应力，由于FRP筋的表面花纹能够在横向和纵向产生拉拔应力，在保证FRP筋具有足够纵向的拉伸应力外，同时能极大地增强FRP筋纵向扭转力，保证了FRP筋的环向性能，使得FRP筋能够满足不同的使用要求。

制备本发明的编织套管型FRP筋的组分包括增强纤维和浸渍胶液，增强纤维可以是任何的连续性或非连续性纤维，无机纤维和有机纤维，合成纤维和天然纤维等，具体如玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维等，把对纤维的材质要求降到最低；本实施例中使用的增强纤维是玻璃纤维，其中的20％重量的玻璃纤维用来编织纤维套管。

浸渍胶液以乙烯基树脂为基体，填料优选为微米级无机填料，乙烯基树脂按重量份计100份，同时添加引发剂过氧化苯甲酰0.4份、固化剂过氧化苯甲酸叔丁酯1.6份、填料碳酸钙5份；还可以添加苯乙烯2-10份和色浆0.5-1.5份，本实施例中添加苯乙烯7份，色浆1.2份；以上组分经物理混合后即得到浸渍胶液。

下面结合附图3具体描述利用上述组分制备编织套管型FRP筋的方法。

如图3，91是纤维纱架，92是穿纱板，93是树脂槽，94是套管放置器，95是集束器，96是预成型装置，97是成型模具和缠绕机头，98是加热固化装置，99是切割装置。

具体操作步骤如下：

1)将编织纤维套管剩余的玻璃纤维置于纤维纱架91上，引出后经穿纱板92的若干个穿纱孔分股牵引，在牵引力的作用下，进入树脂槽93在浸渍胶液中进行浸胶；

2)经步骤1)浸胶后的玻璃纤维在牵引力的作用下依次通过套管放置器94、集束器95和预成型装置96，挤出纤维上富余的树脂胶液，并初步成型为圆柱形的形状；在通过套管放置器94时，套管放置器94会把纤维套管放置在内部纤维外表面，形成编织层；

3)经步骤2)预成型的圆柱形再经过成型模具和缠绕机头97，挤出富余的树脂胶液，并最终定型为表面带有连续螺纹状的圆柱形杆体；

4)经步骤3)最终定型的圆柱形杆体在牵引力的作用下，进入加热固化装置98，在设定好的温度下受热产生固化反应，最终得到表面形态为连续螺纹状的编织套管型FRP筋；

5)经步骤4)完成成型的编织套管型FRP筋，经切割机99切割成符合要求的筋材成品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种编织套管型FRP筋，所述FRP筋呈杆状，其特征是：所述FRP筋具有凸起，所述凸起呈花纹状分布于所述FRP筋的表面。

2.根据权利要求1所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述花纹为平纹、斜纹或缎纹。

3.根据权利要求1所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述FRP筋具有横向的螺纹状结构。

4.根据权利要求1所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述FRP筋包括增强纤维和浸渍胶液，所述增强纤维在所述FRP筋材中的体积含量为5％～60％，所述增强纤维重量的20％～40％或100％编织成纤维套管；所述浸渍胶液以热固性树脂或不饱和树脂为基体，以热固性树脂或不饱和树脂的重量份为100份计，还包括固化剂0.8-1.8份、引发剂0.2-1.0份和填料3-10份。

5.根据权利要求4所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述热固性树脂为乙烯基树脂、环氧树脂。

6.根据权利要求4所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述纤维套管编织的原料为长纤维、短纤维或其组合。

7.根据权利要求4所述的编织套管型FRP筋，其特征是：所述纤维套管编织的原料为玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、苎麻纤维、亚麻纤维或黄麻纤维。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的编织套管型FRP筋的制备方法，包括送纱、浸胶、纤维集束、预成型、牵引、固化成型以及切割步骤，其特征是：在送纱和浸胶之间还设有纤维套管放置步骤。

9.根据权利要求8所述的编织套管型FRP筋的制备方法，其特征是：所述纤维套管是由增强纤维编织而成，所述纤维套管放置步骤采用预先套上、嵌入、缠绕转入或插入的放置方式。

10.根据权利要求8或9所述的编织套管型FRP筋的制备方法，其特征是：在预成型和牵引之间还设有缠绕定型步骤。

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