CN102990949A - 一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法 - Google Patents

一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法，其复合材料筋由单向玻璃纤维复合材料芯和碳纤维螺旋凸起组成，其制备工艺如下：首先，浸好树脂的单向玻璃纤维束在牵拉力的牵引下经过模具定型为单向玻璃纤维复合材料芯；然后，在固化前表面螺旋缠绕碳纤维复合材料，调整缠绕参数使一股或多股碳纤维束按一定螺距缠绕，形成螺纹；最后，一起固化成型，按要求长度截取即得到混凝土结构用复合材料筋。本发明通过碳纤维复合材料螺旋外层和玻璃纤维复合材料芯棒的复合、改变碳纤维缠绕角度和缠绕的螺距，调整复合材料筋的热膨胀系数，使其更接近混凝土的热膨胀系数，降低了复合材料筋和混凝土的温度应力。

Description

一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑行业混凝土结构用复合材料筋的制造方法。
背景技术
建筑领域，钢筋混凝土结构得到了广泛的应用,在满足工业、民用等各方面要求的同时,也暴露出以钢筋作为主要受拉构件所存在的耐久性不足的问题,而复合材料（纤维增强塑料FRP）具有轻质高强、耐腐蚀、热膨胀系数与混凝土相似等优点,能与混凝土同时使用，因此FRP筋得到了广泛关注。复合材料筋现在一般采用拉挤成型工艺制得，市场上有GFRP筋、CFRP筋、AFRP筋以及混杂纤维复合材料筋等。专利CN2632321Y公开了一种复合材料锚杆的制备方法，涉及复合材料杆体拉挤成型工艺方法。
对于一些使用环境比较苛刻的情况，采用单一纤维或通常所用的混杂纤维增强复合材料筋加强混凝土，由于单一纤维的热膨胀系数轴向为一定值，单一纤维增强复合材料筋与混凝土热膨胀系数还有一定差距；采用混杂纤维制得的FRP筋可以通过调节不同纤维的含量改善其整体轴向热膨胀系数，但是采用拉挤工艺直接制成FRP筋，对于具体使用条件下的混凝土热膨胀系数适应性不好。本发明提供一种碳纤维缠绕在玻璃纤维拉挤芯棒上制备与混凝土热膨胀系数接近的FRP筋的制造方法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑行业混凝土结构用复合材料筋的制造方法，具体为与混凝土热膨胀系数接近的复合材料筋的制造方法。
本发明的技术方案：一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法，其复合材料筋由单向玻璃纤维复合材料芯和碳纤维螺旋凸起组成，其制备工艺如下：首先，浸好树脂的单向玻璃纤维束在拉力的牵引下经过模具定型为单向玻璃纤维复合材料芯；然后，在其固化前表面螺旋缠绕碳纤维复合材料，调整缠绕参数使一股或多股碳纤维束按设计螺距缠绕，形成螺纹；最后，一起固化成型，即得到混凝土结构用复合材料筋。整个过程连续生产，复合材料筋的长度可按实际需要进行截取，长度任意选择。
本发明的制备方法中，通过改变碳纤维缠绕角度和缠绕螺距调整复合材料筋的热膨胀系数，使其更接近混凝土的热膨胀系数，降低复合材料筋和混凝土的温度应力。
本发明在玻璃纤维复合材料芯外层缠绕碳纤维束，依据复合效应，在一定范围内改变碳纤维缠绕角度、缠绕螺距的方式，达到改变复合材料筋的轴向热膨胀系数的目的，使其能更接近混凝土的热膨胀系数。本发明和现有的复合材料筋相比，在保证一定的比强度、耐腐蚀的性能要求时，其热膨胀系数与单一纤维和混杂纤维的FRP筋的热膨胀系数相比更接近于混凝土的热膨胀系数，可操作性也较强。
附图说明
图1为本发明方法制备的混凝土结构用复合材料筋的结构示意图；
   图2为本发明方法制备的混凝土结构用复合材料筋的剖示图；
   图3为实施例1制备的混凝土结构用复合材料筋的剖示图； 
   图4为实施例2制备的混凝土结构用复合材料筋的结构示意图；
   其中：1-单向玻璃纤维复合材料芯；2-碳纤维复合材料螺旋凸起。 
具体实施方式
实施例1
某尺寸混凝土用复合材料筋尺寸总长度为1600mm，直径30mm。其中玻璃纤维芯直径26mm，碳纤维螺纹高度2mm，螺距8mm,两股纱交叉缠绕，如图3。制备工艺如下: 首先，浸好树脂的单向玻璃纤维束在拉力的牵引下经过直径26mm的模具定型；然后，固化前表面螺旋缠绕碳纤维双束纱，两束纱交叉，纱片厚度控制为2mm，调整缠绕参数使碳纤维束按螺距8mm缠绕，形成螺纹凸起2；最后，一起固化后，截取长度1600mm即得到复合材料筋。
实施例2
某尺寸混凝土用复合材料筋尺寸总长度为2000mm，直径20mm。其中玻璃纤维芯直径16mm，碳纤维复合材料螺纹高度2mm，螺距5mm,单螺纹缠绕，如图4。制备工艺如下: 首先，浸好树脂的单向玻璃纤维束在拉力的牵引下经过直径16mm的模具定型后；然后，固化前表面螺旋缠绕碳纤维单束纱，纱片厚度控制为2mm，调整缠绕参数使碳纤维束按螺距5mm缠绕，形成螺纹凸起2；最后，一起固化后，截取2000mm长度即得到复合材料筋。
   在上述附图及实施例中已经描述了本发明的一些示例性实施方案，但是这些实施方案只是对广义发明进行举例说明，本发明并不限于所述的具体实例，凡是不违背本发明所述实质的各种变型，均应为本发明请求保护的范围。

Claims (3)

1.一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法，其复合材料筋由单向玻璃纤维复合材料芯（1）和碳纤维螺旋凸起（2）组成，其特征在于制备工艺如下：首先，浸好树脂的单向玻璃纤维束在牵拉力的牵引下经过模具定型为单向玻璃纤维复合材料芯（1）；然后，在其固化前表面螺旋缠绕碳纤维复合材料，调整缠绕参数使一股或多股碳纤维束按设计螺距缠绕，形成螺纹；最后，一起固化成型即得到混凝土结构用复合材料筋。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法，其特征在于：改变碳纤维缠绕角度和缠绕螺距来调整复合材料筋的热膨胀系数，使其更接近混凝土的热膨胀系数，降低复合材料筋和混凝土的温度应力。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法，该复合材料筋的长度按实际需要进行截取，长度任意选择。
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