CN104775567A - 一种新型frp-钢复合受力筋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型FRP-钢复合受力筋及其制备方法。本发明的新型FRP-钢复合受力筋包括钢筋和包覆在所述钢筋外表面的FRP材料。本发明通过将FRP材料包覆于钢筋外表面，彻底解决了钢筋易诱蚀的问题，且本发明制备的新型FRP-钢复合受力筋具备一定延性，可直接用于未淡化的海砂混泥土中，同时还可避免因钢筋诱蚀所需的后期维护。

Description

一种新型FRP-钢复合受力筋及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种新型FRP-钢复合受力筋及其制备方法。

背景技术

钢筋作为混凝土的增强材料，广泛用于建筑结构之中。然而钢筋存在容易锈蚀，耐久性差的问题，特别在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境中的钢筋混凝土结构，钢筋更容易腐蚀，导致钢筋受力面积的减小、力学性能急剧退化，进而引起构件和结构的破坏，这样极大地增加了钢筋混凝土结构后期维护费用。因此，钢筋锈蚀的问题显著地缩短了钢筋混凝土结构的使用寿命。

如何防止和解决钢筋的锈蚀问题是工程界和学术界不断致力于解决的问题。目前，可以通过在钢筋表面涂层、增加钢筋的混凝土保护层厚度以及对钢筋混凝土结构进行外加电流阴极保护的方法。但钢筋表面涂层在施工过程中容易破损、增加保护层厚度并不能从根本上解决钢筋锈蚀问题、外加电流的阴极保护法显著增加了工程维护成本；因此，现有的抑制钢筋锈蚀的方法和技术还具有极大的改善空间和发展。

近二十年来，FRP材料（纤维增强树脂复合材料）由于具有高强、轻质、耐腐蚀、耐久等良好的特性，在建筑材料领域得到了越来越多的关注，并已经成为钢筋混凝土结构加固修复的重要材料。FRP材料兼顾有优越的力学性能和“永不锈蚀”的特性，将其附着在传统钢筋表面形成保护层、制成FRP-钢复合筋，可从根本上解决钢筋锈蚀问题，并同时改善钢筋及FRP力学性能。本发明为此研发了一种新型FRP-钢复合受力筋。

发明内容

鉴于现有钢筋防腐技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型FRP-钢复合受力筋及其制备方法，旨在解决现有技术中钢筋易腐蚀、后期维护成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种新型FRP-钢复合受力筋，其中，包括钢筋和包覆在所述钢筋外表面的FRP材料。

所述的新型FRP-钢复合受力筋，其中，所述FRP材料为FRP管或FRP纤维材料。

所述的新型FRP-钢复合受力筋，其中，所述钢筋与所述FRP管间通过粘接剂粘接。

所述的新型FRP-钢复合受力筋，其中，所述粘接剂为有机胶或水泥基材料无机胶。

所述的新型FRP-钢复合受力筋，其中，所述FRP纤维材料以短纤维的形式通过高压喷射包覆于所述钢筋外表面。

所述的新型FRP-钢复合受力筋，其中，所述FRP纤维材料以布材的形式包覆于所述钢筋外表面，并经高温高压处理而成形。

一种如上任一所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其中，包括以下步骤：

A、对钢筋外表面进行刷洗处理；

B、将FRP材料包覆在处理好的钢筋外表面，所述FRP材料为FRP管或FRP纤维材料。

所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、在处理好的钢筋外表面涂抹粘接剂；

B2、将涂抹好粘接剂的钢筋送进FRP管内，通过粘接剂将FRP管包覆在钢筋外表面。

所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1’、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

B2’、再将短纤维形式的FRP纤维材料通过高压喷射包覆于所述钢筋外表面。

所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1”、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

B2”、再将布材形式的FRP纤维材料包覆于所述钢筋外表面，并经高温高压处理而成形。

有益效果：本发明通过将FRP管或FRP纤维材料包覆于钢筋外表面，彻底解决了钢筋易诱蚀的问题，本发明制备的新型FRP-钢复合受力筋具备一定延性，且可直接用于未淡化的海砂混泥土中，同时还可避免因钢筋诱蚀所需的后期维护。

附图说明

图1为本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋的较佳实施例的结构示意图。

图2为图1的横截面图。

图3为本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋的另一较佳实施例的结构示意图。

图4为本发明滚压密实的结构示意图。

图5为本发明高温高压密实的结构示意图。

图6为本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋制备方法较佳实施例的流程图。

图7为图6所示方法中步骤S200的具体流程图。

图8为FRP纤维材料以短纤维的形式包覆钢筋时步骤S200的具体流程图。

图9为FRP纤维材料以纤维布的形式包覆钢筋时步骤S200的具体流程图。

具体实施方式

本发明提供一种新型FRP-钢复合受力筋及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋，其包括钢筋和包覆在所述钢筋外表面的FRP材料。本发明将钢筋与FRP材料结合，是因为钢筋易诱蚀，而FRP材料具有高强、轻质、耐久等良好的特性，采用FRP材料包覆于钢筋外表面，能够彻底解决钢筋易诱蚀的问题。

具体地，本发明所述FRP材料可以为FRP管或FRP纤维材料。采用其中一种FRP材料都可实现本发明的钢筋防诱蚀的效果。

具体地，如图1所示，本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋的较佳实施例的结构示意图。所述新型FRP-钢复合受力筋包括钢筋300和包覆在所述钢筋300外表面的FRP管100。其中，所述钢筋300与所述FRP管100间通过粘接剂200粘接。

图2为图1的横截面图。如图2可知，钢筋300与所述FRP管100间的缝隙通过粘接剂200填实。进一步地，所述粘接剂200可以为有机胶或水泥基材料无机胶。所述有机胶或水泥基材料无机胶都能将所述钢筋300与所述FRP管100胶结成整体，并能增加所述新型FRP-钢复合受力筋的结合强度。优选地，所述粘接剂200为有机胶，以进一步提高所述钢筋300与所述FRP管100的粘接强度。

具体地，如图3所示，本发明的一种新型FRP-钢复合受力筋的另一较佳实施例的结构示意图。所述新型FRP-钢复合受力筋包括钢筋400和包覆在所述钢筋400外表面的FRP纤维材料500。优选地，所述FRP纤维材料500可以短纤维的形式通过高压喷射包覆于所述钢筋外表面。进一步地，所述喷射采用乱序喷射，即在喷射时，各个方向均有FRP纤维材料500，保证在钢筋400的各个方向均能受力。这是因为FRP纤维材料500为各向异性材料，FRP纤维材料500方向的强度和弹模较高，而垂直方向的强度和弹模较低，采用各个方向喷射FRP纤维材料500能确保FRP-钢复合受力筋为各向同性材料，从而确保FRP纤维材料500牢牢粘接于钢筋400外表面。

优选地，所述FRP纤维材料亦可以布材的形式包覆于所述钢筋外表面，并经高温高压处理而成形。具体地，先将所述FRP纤维材料包覆于所述钢筋外表面，然后依次通过机械滚压密实装置和高温高压密实装置处理，如图4和图5所示。进一步地，所述机械滚压密实的操作具体为：将包覆好FRP纤维材料的钢筋600置于下部800固定上部700滚动（如图4中箭头所示）的机械滚压密实装置中，上部700滚动同时对包覆好FRP纤维材料的钢筋600施加压力，保证FRP纤维材料的密实性；所述高温高压密实的操作具体为：将滚压密实好的FRP-钢复合受力筋600置于高温高压密实装置900中，以使FRP纤维材料进一步密实。

具体地，本发明所述FRP材料包括但不限于碳纤维增强聚合物（CFRP）、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）、芳纶纤维增强聚合物(AFRP)、玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)中的一种。所述FRP材料中的任意一种都具有强的耐久性、耐腐蚀性及轻质的优良特性。优选地，选择所述CFRP或GFRP材料包覆于钢筋外表面。这是因为所述CFRP或GFRP材料的耐腐蚀性和耐老化能力更强，用所述CFRP或GFRP材料包覆钢筋，可进一步提高被包覆钢筋的品质。

具体地，本发明所述钢筋为光圆钢筋或螺纹钢筋。本发明FRP管或FRP纤维材料都能够较好的包覆于所述光圆钢筋或螺纹钢筋外表面，从而解决所述光圆钢筋或螺纹钢筋的防诱蚀问题。

基于上述新型FRP-钢复合受力筋，本发明还提供一种所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，如图6所示，其包括以下步骤：

S100、对钢筋外表面进行刷洗处理；

为了将FRP材料与钢筋牢牢紧固在一起，本发明在FRP材料包覆钢筋之前，先对钢筋外表面进行处理。具体处理过程为：用刷子去除钢筋外表面疏松层，然后用丙酮清洗干净。

S200、将FRP材料包覆在处理好的钢筋外表面，所述FRP材料为FRP管或FRP纤维材料。

具体地，在FRP管包覆钢筋时，如图7所示，所述步骤S200具体包括：

S201、在处理好的钢筋外表面涂抹粘接剂；

S202、将涂抹好粘接剂的钢筋送进FRP管内，通过粘接剂将FRP管包覆在钢筋外表面。

此步骤S202中，选用较钢筋直径稍大一些的FRP管，然后将涂抹好粘接剂的钢筋送进FRP管内，FRP管刚好包覆在钢筋外表面，两者之间的缝隙再用粘接剂填实。

具体地，在FRP纤维材料以短纤维的形式包覆钢筋时，如图8所示，所述步骤S200具体包括：

S201’、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

此步骤S201’中，在喷射FRP纤维材料加固开始前，先在钢筋外表面喷一层树脂，目的在于增强钢筋表面与FRP纤维材料层的粘接强度。优选地，所述树脂为环氧树脂，这是由于环氧树脂具有强的粘接强度和强的附着力，利于钢筋表面与FRP纤维材料牢牢粘接在一起。

S202’、再喷射短纤维形式的FRP纤维材料于包覆好树脂的钢筋外表面。

此步骤S202’中，待喷射好树脂的钢筋干燥后，用高压喷射枪对钢筋外表面四周进行FRP纤维材料乱序喷射。其中，喷射的厚度可根据实际工程所需而定。不同的喷射层厚度对物体的承载能力不同，喷射厚度越厚时，承载能力越大，喷射厚度降低时，承载能力减小，柔性增强。但喷射厚度过厚时，脆性增强，而喷射厚度过薄时，容易产生裂缝，因此适宜的喷射厚度利于提高钢筋承受负载的能力。

进一步地，当喷射厚度比较大时，采用多次分层喷射。初次喷射厚度偏薄，利于提高FRP-钢复合受力筋的柔性，使包覆好树脂的钢筋应力得以释放，减轻多次喷射的负荷。

具体地，在FRP纤维材料以纤维布的形式包覆钢筋时，如图9所示，所述步骤S200具体包括：

S201”、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

S202”、再将FRP纤维布包裹在钢筋外表面，并进行高温高压处理，以增加外层FRP布层的密实性。

本发明的新型FRP-钢复合受力筋包括钢筋和包覆在所述钢筋外表面的FRP材料。本发明通过将FRP材料包覆于钢筋外表面，彻底解决了钢筋易诱蚀的问题，且本发明制备的新型FRP-钢复合受力筋具备一定延性，可直接用于未淡化的海砂混泥土中，同时还可避免因钢筋诱蚀所需的后期维护。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，包括钢筋和包覆在所述钢筋外表面的FRP材料。

2.根据权利要求1所述的新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，所述FRP材料为FRP管或FRP纤维材料。

3.根据权利要求2所述的新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，所述钢筋与所述FRP管间通过粘接剂粘接。

4.根据权利要求3所述的新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，所述粘接剂为有机胶或水泥基材料无机胶。

5.根据权利要求2所述的新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，所述FRP纤维材料以短纤维的形式通过高压喷射包覆于所述钢筋外表面。

6.根据权利要求2所述的新型FRP-钢复合受力筋，其特征在于，所述FRP纤维材料以布材的形式包覆于所述钢筋外表面，并经高温高压处理而成形。

7.一种如权利要求1-6任一所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、对钢筋外表面进行刷洗处理；

B、将FRP材料包覆在处理好的钢筋外表面，所述FRP材料为FRP管或FRP纤维材料。

8.根据权利要求7所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、在处理好的钢筋外表面涂抹粘接剂；

B2、将涂抹好粘接剂的钢筋送进FRP管内，通过粘接剂将FRP管包覆在钢筋外表面。

9.根据权利要求7所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1’、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

B2’、再将短纤维形式的FRP纤维材料通过高压喷射包覆于所述钢筋外表面。

10.根据权利要求7所述的新型FRP-钢复合受力筋的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1”、先用高压喷枪喷射一层树脂于钢筋外表面；

B2”、再将布材形式的FRP纤维材料包覆于所述钢筋外表面，并经高温高压处理而成形。