CN104910509A - 一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合筋的方法 - Google Patents

Abstract

一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合筋的方法属于建筑领域用增强材料，其以钢筋、聚丙烯带为原料，在拉挤-缠绕设备上连续生产复合钢筋，其中聚丙烯带环向缠绕，将钢筋完全包裹在内层，加热熔融聚丙烯，冷却后聚丙烯将钢筋完全包裹；有利的，铝带、聚丙烯带同步环向缠绕，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构，加热熔融聚丙烯，冷却后铝带、聚丙烯将钢筋完全包裹，解除铝带后形成聚丙烯-钢筋复合物；钢筋直径为Φ4mm-Φ12mm的变形钢筋，此类钢筋以圆盘形式销售；这样生产的复合钢筋可以根据需要，将直的复合筋弯曲成需要的形状，作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。

Description

一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合筋的方法

技术领域

本发明属于建筑领域用增强材料，具体涉及一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合筋的方法，此复合钢筋可作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。

背景技术

混凝土是当今世界上应用范围最为广泛的建筑材料，混凝土具有相对高的压缩强度，而它的拉伸强度却很低，因而混凝土结构通常采用钢筋等材料增强其拉伸应力，以使其承受结构荷载；钢筋在混凝土结构中以加强纵筋和箍筋的组合形式应用，两者缺一不可。通常加强纵筋两端(或一端)需要弯曲到90°，而箍筋两端需要弯曲到135°而中间弯曲到90°，由于建筑结构的多样性，加强纵筋和箍筋需要根据现场要求弯曲，以满足结构工程。

当处于腐蚀性环境中，虽然存在混凝土提供的保护，但基础结构中的增强用的钢筋的腐蚀而由此引发的结构的长期稳定性是值得怀疑的。环氧涂层钢筋被用于腐蚀性环境中增强混凝土结构，但环氧树脂涂层仍然存在一些问题，同时导致增强用钢筋价格的上升，我国的环氧涂层钢筋相关标准见中华人民共和国建筑工业行业标准：JG3042—1997，环氧树脂涂层厚度为0.18-0.30mm，不得有少于0.13mm的涂层，此外，还可以采用不锈钢筋以解决普通增强用钢筋腐蚀问题，但价格的增加有时是难以接受的。

纤维增强聚合物复合材料筋(fiber reinforced polymer composites rebar，简称FRP筋)被认为是腐蚀性环境下混凝土结构用钢筋的理想替代品，根据所用的增强纤维不同，可以分为：玻璃纤维增强(GFRP)筋，芳纶纤维增强(AFRP)筋、碳纤维增强(CFRP)筋和混杂纤维增强(HFRP)筋，增强用树脂可以是热固性、热塑性，但纤维增强热塑性复合筋没有工业化，市面上的筋材都是热固性FRP筋，它们不能弯曲，也不具备可焊接性能。

多种增强用筋材性能、性价比，见表1【M Sayyar et al.Low—cost glass fiber compositeswith enhanced alkali resistance tailored towards concrete reinforcement.ConstrBuild Mater2013：44：458—63.】。

表1：各种增强用筋材的的性能、性价比(以直径为12.5mm说明)

表1说明，对于腐蚀性环境下的混凝土结构中采用FRP筋和环氧涂层钢筋取代钢筋的重要性和经济性，基于巨大的研究热情和商业应用需要，各国由此制定相关的标准【ACICommittee440.Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRPbars.ACI440.1R-06.A.C.I.，Farmington Hills，MI.44：2006.纤维增强复合材料建设工程应用技术规范(GB50608—2010)】。GFRP筋被认为是腐蚀性环境中，基于混凝土结构性能与价格之间平衡，它是钢筋最理想的替代品，但GFRP筋不能现场弯曲。

为了解决腐蚀环境中混凝土结构中的箍筋问题，纤维增强复合材料建设工程应用技术规范(GB50608-2010)提出两种方案：采用环氧树脂涂层钢筋和FRP筋。

对于腐蚀条件下混凝土使用的箍筋，一个最容易想到的方案是直接弯曲环氧树脂钢筋作为箍筋使用，但在弯曲时，钢筋和环氧树脂同时被拉伸，根据文献【赵科。钢筋、FRP筋弯曲方程式。工业建筑(增刊)，2009年，66-72】相关的计算公式和表2的内容，对于箍筋常用的90°、135°弯曲，要求钢筋和环氧树脂的延伸率在10—20％之间，钢筋可满足，但环氧树脂延伸率通常在5％以内，因而预计在此角度弯曲，环氧树脂出现裂纹或从钢筋表面脱落；对此环氧涂层钢筋相关标准：JG3042-1997有如下说明：在涂层钢筋弯曲试验中，在被弯曲钢筋的外半圆范围内，不应有肉眼可见的裂纹或失去粘着的现象出现。这样的表述说明弯曲时容易出现问题，只是检验的方式采用肉眼观察，而一般人的肉眼可以观察到10μm以上的裂纹，在此以下，则不同的人观察能力存在差异；如果出现肉眼可见的裂纹或失去粘着的现象，J63042-1997提出还可以采用修补材料进行修补后处理；但同时也提出：在涂层钢筋经过弯曲加工后，若加工区段仅有发丝(注：人体头发丝直径为50-70μm之间)裂缝，涂层和钢筋之间没有可察觉的粘着损失，可不必修补。显然，对于弯曲导致环氧树脂出现裂纹或从钢筋表面脱落问题，JG3042—1997提出的方案比较模糊，可能是兼顾多方因素的结果。虽然环氧树脂钢筋可以现场弯曲成箍筋使用，但弯曲容易导致环氧树脂出现问题，使得弯曲部位抗腐蚀能力下降。

FRP筋：将增强用的纤维浸胶后，通过模压方式成为箍筋，并且GB50608-2010提出为了尽量保留FRP筋弯曲部位的力学性能，避免出现由于更大的弯曲角度而导致FRP筋剪切破坏，FRP筋弯曲角度限制在90°以内，弯曲部位的弯折直径与箍筋的直径的比值大于6。目前市面上出现的作为箍筋的6FRP筋通常弯曲角度限制在90°以内，且是U型的结构，可以单独采用一个U型箍筋或将两个U型箍筋叠合(需要捆扎连接，如采用环氧树脂浸渍玻纤束后捆扎)成为封闭环结构，一定程度适应施工现场要求，这种U型GFRP箍筋需要定制式生产，U型箍筋不具备现场加工能力；同时，这种结构的箍筋与钢筋形成的箍筋存在一定的差异，进而影响到箍筋的应用效果，如容易出现两个U型箍筋叠合处的连接破坏。

发明内容

为了研究出一种可以像钢筋一样，根据需要现场弯曲的复合钢筋，作为箍筋使用且防腐蚀性能良好，尤其是弯曲部位不能出现损坏，如下的技术方案较好。

在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中聚丙烯带环向缠绕，将钢筋完全包裹在内层，加热熔融聚丙烯，冷却后聚丙烯将钢筋完全包裹。

有利的，在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中铝带、聚丙烯带同步环向缠绕，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构，加热熔融聚丙烯，冷却后铝带、聚丙烯将钢筋完全包裹，解除铝带后形成聚丙烯-钢筋复合物。

有利的，钢筋直径为Φ4mm-Φ12mm的变形钢筋，此类钢筋以圆盘形式销售。

由此制造的聚丙烯包裹钢筋复合物，作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。

本发明说明如下

为了提高钢筋的防腐蚀能力，采用在钢筋表面覆盖高分子材料，利用高分子材料的阻隔作用是一种比较好的方案；由于热固性高分子材料(如环氧树脂)断裂延伸率普遍比较低，在弯曲时由于拉伸作用，使得热固性高分子材料容易断裂，因而本发明不采用。

本发明人认为热塑性高分子材料包覆钢筋可提高其耐腐蚀性能并满足弯曲要求，在众多热塑性高分子材料方面，综合多方面因素，聚丙烯是一种比较好的选择，文献【张晓明、刘雄亚.纤维增强热塑性复合材料及其应用.北京：化学工业出版社，2007年】说明如下：

聚丙烯24小时的吸水率为其自身重量的0.01wt％，饱和吸水率为0.03—0.04wt％(不足环氧树脂的十分之一)，伸长率方面：屈服10—20％(与钢筋断裂伸长率接近)，断裂>200％，成型收缩率：1.0-2.0％，压缩强度39—56MPa，其余见此文献。

由于腐蚀性介质通常需要溶解在水中再侵蚀钢筋，如果钢筋表面被聚丙烯材料包裹，则由于其极低的吸水性，因而可以阻挡腐蚀性介质的侵入而保护钢筋，聚丙烯材料也具有很好的耐酸碱能力，并作为混凝土增强用纤维材料使用，以减缓或阻止混凝土裂纹的形成；同时，聚丙烯材料一定的机械强度可以确保其承受施工过程中混凝土中粗骨料的机械冲刷、承受荷载过程中混凝土的压缩、剪切等作用，以及与作为加强纵筋的GFRP筋和环氧涂层钢筋配合时，GFRP筋和环氧涂层钢筋对其的挤压、磨损等作用。

聚丙烯与钢筋复合存在一定的技术难度，主要是由于聚丙烯分子结构中没有极性基团，使得它很难与钢筋产生化学键作用或强的物理作用，在承受外力过程中，特别是复合钢筋弯曲成为箍筋的过程中，聚丙烯-钢筋界面容易脱粘，因而容易造成空气中的水分在此聚集，进而经过冻融循环等环境老化，使得聚丙烯-钢筋界面更容易脱粘，进而影响到材料的耐腐蚀能力，同时影响到聚丙烯-钢筋协同受力效果。

为了提高聚丙烯与钢筋界面粘结性能，本发明人认为可以从物理方面和化学方面，采用组合措施。

物理方面：钢筋有光圆钢筋和变形钢筋两类，从提高聚丙烯-钢筋之间粘结能力考虑，由于变形钢筋表面存在纵肋和横肋，因而聚丙烯带与变形钢筋复合后，加热熔融聚丙烯，熔融聚丙烯沿钢筋表面流动，当熔融状态的聚丙烯冷却时，由于存在一定的收缩率，因而聚丙烯包裹钢筋的纵肋和横肋而定型，由于聚丙烯-钢筋之间相互嵌套的物理作用，因而界面结合能力明显提高，在本发明中选择变形钢筋；当钢筋直径在Φ4mm—Φ12mm之间时，变形钢筋以圆盘钢筋形式销售，这种钢筋可以作为箍筋使用，本发明选择此类商品化的圆盘钢筋，同时可满足钢筋进行前处理的要求，且操作相当较容易进行。

化学方面：钢筋表面通常存在铁锈、油脂、泥土等污物，如果不能将它们除去，对聚丙烯-钢筋界面粘结不利，在此基础上，还需要进行钝化处理，以提高钢筋自身耐腐蚀能力，这些内容称为钢筋前处理，属于一种普通技术人员知道的技术；为了提高钢筋-聚丙烯界面粘结能力，还需要进行界面相容剂处理，即在钢筋-聚丙烯之间，形成一层界面，此界面同钢筋形成良好的粘结，最好是化学键作用或强的物理作用，同时此界面与聚丙烯相容性良好，由于聚丙烯属于结晶性高分子材料，所以界面相容剂最好是化学改性聚丙烯产物，如马来酸酐接枝聚丙烯，由于马来酸酐接枝聚丙烯(与氨基硅烷偶联剂KH550配套)可以与钢筋表面的羟基形成化学键作用或强的物理作用，同时马来酸酐接枝聚丙烯与聚丙烯相容性良好，两者可以共结晶，因此马来酸酐接枝聚丙烯经常作为界面相容剂使用；对于钢筋的表面处理而言，可以将马来酸酐接枝聚丙烯预先制造出水性分散物，然后再使用马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物(需要添加氨基硅烷偶联剂KH550)浸渍钢筋，钢筋经过高温处理，使得钢筋表面马来酸酐接枝聚丙烯等成膜，钢筋-聚丙烯界面形成化学键作用或强的物理作用，在承受外力或复合钢筋弯曲成为箍筋的过程中，钢筋-聚丙烯界面能够有效传递应力，界面保持完整，并可以承受冻融循环等环境老化作用；类似的方式如等规聚丙烯蜡水性分散物，这是因为等规聚丙烯蜡自身含有羧酸，羧酸与马来酸酐类似，属于反应性功能性基团。

对于钢筋的表面处理而言，还存在一种方式，即钢筋经过通常的前处理后，只进行氨基硅烷偶联剂KH550处理，而将聚丙烯与马来酸酐接枝聚丙烯熔融共混，利用钢筋表面的氨基硅烷偶联剂KH550与聚丙烯基体中的马来酸酐接枝聚丙烯反应，从而形成界面层，在承受外力或复合钢筋弯曲成为箍筋的过程中，钢筋-聚丙烯界面能够有效传递应力，界面保持完整，并可以承受冻融循环等环境老化作用。

通常钢筋前处理内容包括：喷砂(除锈)-酸洗(除锈)-水洗-碱洗(脱油)-水洗-磷化(钝化)-水洗-干燥，在此基础上，再将钢筋在由氨基硅烷偶联剂KH550和等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物组成的混合物中浸渍，以及随后的脱水干燥成膜工段，由于存在界面相容剂，如此处理得到的钢筋与聚丙烯能够形成良好的界面粘结。

或者在钢筋前处理的基础上，再将钢筋在氨基硅烷偶联剂KH550溶液中浸渍，以及随后脱水干燥工段，聚丙烯中需要含有一定量的马来酸酐接枝聚丙烯，通过KH550和马来酸酐接枝聚丙烯发生反应而形成界面相容剂，使得聚丙烯-钢筋界面产生化学键合而提高粘结能力。

等规聚丙烯蜡水性分散物见专利申请：CN201310254669.9，此水性分散物是由等规聚丙烯蜡、表面活性剂、水等组成，颗粒直径为0.1—50μm之间；马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物见专利申请：CN201310258047.3，此水性分散物由马来酸酐接枝聚丙烯、表面活性剂、水等组成，颗粒直径为1—50μm之间，两份专利申请书中含有KH550与等规聚丙烯蜡或马来酸酐接枝聚丙烯的反应红外光谱测试图谱。

文献【陶莹莹，赵科。PP—g-MAH乳液对PP／GF界面的影响。化工时刊，2012，26(4)：11—15】说明KH550分子链一端与玻纤的反应，另一端与马来酸酐接枝聚丙烯的反应，及其将玻纤-聚丙烯连接在一起的机理；等规聚丙烯蜡水性分散物成膜特性见【刘凡，赵科。聚丙烯蜡乳液最佳成膜条件的研究。粘接，2013，34(228)：45-48】，马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物成膜特性见【刘凡，赵科。马来酸酐接枝聚丙烯乳液最佳成膜条件的研究。现代涂装与涂料，2013，16(1)：15—18；陶莹莹，党敬川，赵科。马来酸酐接枝聚丙烯乳液的成膜特性研究。郑州轻工业学院学报，2012，27(5)：30-33】，在纤维增强聚丙烯应用见【赵科。功能性聚丙烯乳液及其应用，第十三届表面工程技术交流会论文集P128-133，2010年开封；http：／／www.cnfrp.net／news／echo.php?id=40119】报道；类似的研究结果见文献【刘晓烨、戴干策。黄麻纤维毡的表面处理及其增强聚丙烯复合材料力学性能。复合材料学报，2006，23(5)：63-69】，其将马来酸酐接枝等规聚丙烯蜡水性分散物引入黄麻纤维的表面处理，结果表明纤维经此水性分散物处理后可使界面剪切强度从未处理情况下的3.49MPa提高到9.00MPa，增加158％，聚丙烯复合材料的力学性能明显提高。这些内容说明氨基硅烷偶联剂KH550和等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物组成的混合物处理增强材料，有助于增强材料与聚丙烯界面的结合。

本发明人研究过马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物、聚丙烯与玻璃(采用玻璃盘做实验)的界面结合性能，将马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物放入玻璃盘，先在130℃下脱水，然后再180℃下熔融成膜，结果发现马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物牢固粘结在玻璃表面，经过长时间的自来水浸渍，界面不分离，预计马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物-玻璃之间形成化学键；而聚丙烯在玻璃表面180℃下熔融成膜，但两者不能形成粘结；因而预计采用KH550与等规聚丙烯蜡或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物作为玻纤-聚丙烯的界面相容剂，可以将玻纤、聚丙烯这两种物性差异很大的材料粘结在一起，此原理就是文献【陶莹莹，赵科。PP-g—MAH乳液对PP／GF界面的影响。化工时刊，2012，26(4)：11—15】说明KH550分子链一端与玻纤的反应，另一端与马来酸酐接枝聚丙烯的反应，及其将玻纤-聚丙烯连接在一起的机理。

由于钢筋表面特性与玻纤、玻璃或黄麻纤维存在很多的相似性，可以认为上述内容同样适用于聚丙烯-钢筋界面。

此外，重要的内容是马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物专利申请说明书CN201310258047.3还研究聚丙烯-不锈钢丝网复合，不经过处理的不锈钢丝网是不能够与聚丙烯复合，而经过马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物处理的不锈钢丝网，聚丙烯-不锈钢丝网就可以复合，复合物的拉伸和弯曲性能得到提高。

聚丙烯基体中含马来酸酐接枝聚丙烯的情况见文献【陈明安。铝薄板／塑料复合成型机理的研究-铝薄板成型及其与聚丙烯的粘接界面特性，博士论文，中南大学，2002】及其发表的系列文章，作者系统讨论铝、聚丙烯之间的界面粘接，采用氨基硅烷偶联剂KH550处理铝薄板，在聚丙烯中添加高达20wt％的马来酸酐接枝聚丙烯以提高铝-聚丙烯之间的界面粘接能力；文献【游华燕、匡俊杰等。PP-R塑铝稳态复合管用热熔胶对铝粘接性能的研究。工程塑料应用，2011，2：10—12】讨论热熔胶的组成等问题，在热熔胶中就必须含有高达20wt％的马来酸酐接枝聚丙烯以提高铝-聚丙烯之间的界面粘接能力；文献【王川、欧进萍。热塑性FRP筋折弯工艺及其混凝土拔出试验研究。工业建筑(增刊)，2009年，433：97—102】说明将连续玻纤增强聚丙烯与钢绞线复合，在聚丙烯树脂中添加10wt％的马来酸酐接枝聚丙烯以提高复合材料性能，但加入一定量高强度的钢绞线与未加入钢绞线的连续玻纤增强聚丙烯筋相比，性能差异很小，作者没有对钢绞线进行预处理；由于钢筋表面特性与铝存在很多的相似性，这些内容说明如果需要提高聚丙烯-钢筋界面粘结性能，需要对钢筋进行的处理，包括通常钢筋前处理和特定的处理方法以形成界面相容剂。

对于作为箍筋使用的聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合材料而言，需要提高聚丙烯-钢筋界面粘结性能，在钢筋通常的前处理的基础上，可以采用两种钢筋特定的处理方法以形成界面相容剂：A、钢筋在氨基硅烷偶联剂KH550和等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物组成的混合物中浸渍，以及随后的脱水干燥成膜工段；B、钢筋在氨基硅烷偶联剂KH550溶液中浸渍，以及随后的脱水干燥工段。下面对比两种方式的差异：

1、等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物需要专门制造，方法见CN201310254669.9和CN201310258047.3，在这两份专利申请书中，控制粒径是关键技术，市场上没有此产品；

2、由于含有一定量的表面活性剂，因而等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物成膜具有一定的吸水性，在制造聚丙烯-钢筋复合材料时，需要完全脱除水分；

3、采用A，制造聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物时，聚丙烯带不含有马来酸酐接枝聚丙烯，此聚丙烯带饱和吸水率为0.03—0.04wt％，因而能够保护其内部的钢筋免受腐蚀介质的侵蚀；采用B，制造聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物时，聚丙烯带必须含有马来酸酐接枝聚丙烯，其含量为10—20wt％，由于马来酸酐是水溶性的，因而此聚丙烯带吸水率大幅度增加，难以保护其内部的钢筋免受腐蚀介质的侵蚀，虽然可以通过在此聚丙烯带外层再覆盖不含有马来酸酐接枝聚丙烯的聚丙烯带，以提高耐腐蚀性能，但增加制造和控制的难度；

4、结合实施方案，说明采用A、B的差异。

作为本发明的核心：拉挤-缠绕设备，此设备是生产煤矿支护用玻璃钢锚杆的生产线，国内有多家企业生产类似设备，其工艺是：纤维-浸胶-模颈缠绕-成型-加温固化-牵引-切割，此设备可以生产实心和空心的玻璃钢锚杆，生产空心的玻璃钢锚杆时，需要安装固定的圆形物(棒、空心管)作为内模具使用。

本发明采用聚丙烯带作为缠绕带，缠绕聚丙烯带的钢筋连续通过加热段，则聚丙烯带熔融包覆在连续钢筋表面，离开加热段后，熔融的聚丙烯在钢筋表面冷却再结晶，聚丙烯将钢筋完全包裹，由牵引机牵引到切割机切割成产品。

附图说明

图1：拉挤-缠绕设备：1-纱架，2-穿纱板，3-树脂槽，4-缠绕成型部分(详细见图2、图3)，5-加热段部分，6-牵引机，7-自动切割，8-配电柜。

图2：缠绕成型部分(缠绕聚丙烯带)：1-钢筋，2-缠绕转盘，3-聚丙烯带，4-缠绕聚丙烯带的钢筋，5-校力轴，6-预成型模具

图3：缠绕成型部分(同步缠绕铝带、聚丙烯带)：1-钢筋，2-缠绕转盘，3-聚丙烯带，4-缠绕铝带、聚丙烯带的钢筋，5-校力轴，6-预成型模具，7-铝带

图4：聚丙烯包裹钢筋剖面：1-聚丙烯，2-变形钢筋，2a-变形钢筋的纵肋，2b-变形钢筋的横肋

具体实施方式

下面的实施方案拟在说明本发明的思想，而不宜理解为对本发明的限制。

作为一种公知的技术，钢的前处理已经被行业内普遍采用，借鉴行业内普遍技术，将圆盘钢筋(钢筋直径为Φ4mm-Φ12mm的变形钢筋，市售产品，如在郑州市建筑材料市场购买)在各种浸渍槽中浸渍一定时间，得到含有磷化膜的钢筋，过程如下：喷砂(除锈)-酸液槽(除锈)-清水槽(漂洗)-碱液槽(调pH值)-磷化槽(钝化)-清水槽(漂洗)-干燥。

虽然本发明对钢筋前处理的描述相对简单，但由于此技术是一种公知的技术，对于普通技术人员来言，很容易实现此技术；如郑州正星科技有限公司具有钢的前处理生产线，此生产线是由喷砂(除锈)工艺和多个浸渍槽组成，在本实施方案中将圆盘钢筋先进行喷砂(除锈)工艺，然后用钢丝绳捆扎圆盘钢筋后，用该公司的专用吊车将此圆盘钢筋在这些浸渍槽依次浸渍一段时间，这些浸渍槽含有一定浓度的化学品，并具有温度调整和控制装置，可以满足这些圆盘钢筋的前处理需要，最终使得圆盘钢筋表面含有一定厚度的磷化膜。

对于本发明而言，可以专门设置类似的钢筋的前处理系统，也可以利用现有的钢的前处理系统处理圆盘钢筋，由于钢的前处理系统属于一种公知的技术，实现此技术相对容易。

经过如此处理的圆盘钢筋可以较长时间放置在干燥条件而不会产生锈蚀现象，进而按照方案1或2制造聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合物。

方案1：

利用类似郑州正星科技有限公司的浸渍槽，将含有磷化膜的钢筋在氨基硅烷偶联剂KH550(市售产品，如南京向前化工公司的产品)和等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物组成的混合物中浸渍，然后将此圆盘钢筋在类似该公司的隧道式烘干设备中脱水干燥成膜，即当加热温度超过聚丙烯的熔融温度170℃时，此两种水性分散物熔融-冷却后成膜；对于其他方式的烘干设备，只要能够满足圆盘钢筋的脱水干燥成膜要求，都可以采用，如此处理过的钢筋可以较长时间放置在干燥条件而不会产生锈蚀现象，这些经过处理的钢筋进入拉挤-缠绕设备与聚丙烯带复合。

等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物需要专门制造，方法见CN201310254669.9和CN201310258047.3。

氨基硅烷偶联剂KH550的浓度是0.5-5wt％之间，等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物的浓度是1-10wt％之间，等规聚丙烯蜡水性分散物或马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物的平均颗粒直径是1-50μm之间。

处理过的圆盘钢筋经过钢筋校直机(图中未示出，市售产品，如河南焦作胜凯公司生产的钢筋校直机)在线校直，即由圆盘钢筋变成直杆钢筋，然后通过电磁感应加热器加热(图中未示出，市售产品，如扬州中辉电器有限公司产品)以脱除水分，进入图1拉挤-缠绕设备(市售产品，如安徽淮南金德公司生产的玻璃钢锚杆机-JDMGJ)，在图1缠绕成型部分4与聚丙烯带(市售产品，不含有马来酸酐接枝聚丙烯，如河南兴华打包带厂的产品，通常打包带的厚度为0.5-1.5mm之间，宽度为8-15mm之间)复合(详细见图2)，即图2中的聚丙烯带3缠绕在钢筋1表面，预成型模具6需要与钢筋1匹配，聚丙烯带3缠绕的预拉力由校力轴5的数量和角度决定，而聚丙烯带3缠绕的间距由牵引速度和缠绕转速共同决定，缠绕聚丙烯带的钢筋通过图1加热段部分5加热，聚丙烯带熔融包裹钢筋，离开图1加热段部分5，熔融聚丙烯由空气冷却再结晶，由图1牵引机6牵引到切割机7切割成为产品；为了减少聚丙烯的高温氧化作用，在图1加热段部分5通氮气保护。

为了使得熔融状态的聚丙烯更好的浸润钢筋并减少聚丙烯-钢筋之间的空隙，更为有利的方法如下。

处理过的圆盘钢筋经过钢筋校直机在线校直，即由圆盘钢筋变成直杆钢筋，然后通过电磁感应加热器加热以脱除水分，进入图1拉挤-缠绕设备，在图1缠绕成型部分4与铝带(如河南许昌国成漆包线有限公司的产品，铝带表面预先涂有耐高温矿物油，以减少铝带与聚丙烯之间的粘结能力，从而使得铝带更容易从聚丙烯表面剥离)、聚丙烯带同步实施缠绕，详细见图3，图3中铝带7的宽度略大于聚丙烯带3，预成型模具6需要与钢筋1匹配，铝带、聚丙烯带缠绕的预拉力由校力轴5的数量和角度决定，铝带、聚丙烯带缠绕的间距由牵引速度和缠绕转速共同决定，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构；缠绕铝带、聚丙烯带的钢筋通过图1加热段部分5加热，铝带首先受热并将热量传递给内部的聚丙烯带，聚丙烯带熔融包裹钢筋，由于存在来自缠绕的铝带的环向压力，熔融的聚丙烯能够更好的浸润钢筋并减少聚丙烯-钢筋之间的空隙、排出更多的空气，离开图1加热段部分5，铝带首先被空气冷却并将冷量传递给内部熔融状态的聚丙烯，熔融状态的聚丙烯冷却再结晶，从而将钢筋包裹而定型，缠绕铝带、聚丙烯的钢筋由图1牵引机6牵引到切割机7切割为半成品；采用人工或机械方式将半成品表面缠绕的铝带解除，从而形成包裹聚丙烯的钢筋。

方案2：

利用类似郑州正星科技有限公司的浸渍槽，含有磷化膜的钢筋在氨基硅烷偶联剂KH550中浸渍，然后将此圆盘钢筋在类似该公司的隧道式烘干设备中脱水干燥；对于其他方式的烘干设备，只要能够满足圆盘钢筋的脱水干燥要求，都可以采用，如此处理过的钢筋可以较长时间放置在干燥条件而不会产生锈蚀现象，这些经过处理的钢筋进入拉挤-缠绕设备与聚丙烯带复合。

处理过的圆盘钢筋经过钢筋校直机在线校直，即由圆盘钢筋变成直杆钢筋，在图1拉挤-缠绕设备的缠绕成型部分4，钢筋与聚丙烯带(定购，含有马来酸酐接枝聚丙烯20wt％，其中马来酸酐接枝率为0.8—1.2wt％之间，可以委托类似河南兴华打包带厂生产，通常打包带的厚度为0.5—1.5mm之间，宽度为8—15mm之间)复合(详细见图2)，即图2中的聚丙烯带3缠绕在钢筋1表面，预成型模具6需要与钢筋1匹配，聚丙烯带3缠绕的预拉力由校力轴5的数量和角度决定，而聚丙烯带3缠绕的间距由牵引速度和缠绕转速共同决定，缠绕聚丙烯带的钢筋通过图1加热段部分5加热，聚丙烯带熔融包裹钢筋，离开图1加热段部分5，熔融聚丙烯由空气冷却再结晶，由图1牵引机6牵引到切割机7切割成为初级聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物；为了减少聚丙烯的高温氧化作用，在图1加热段部分5通氮气保护。

将初级聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物引入图1拉挤-缠绕设备，在缠绕成型部分4，初级聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物与铝带、聚丙烯带(市售产品，不含有马来酸酐接枝聚丙烯，如河南兴华打包带厂的产品)复合(详细见图3，即将图3中钢筋1视为初级聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物1)，即图3中铝带、聚丙烯带同步实施缠绕，铝带7的宽度略大于聚丙烯带3，预成型模具6需要与初级聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物1匹配，铝带、聚丙烯带缠绕的预拉力由校力轴5的数量和角度决定，铝带、聚丙烯带缠绕的间距由牵引速度和缠绕转速共同决定，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构；缠绕铝带、聚丙烯带的钢筋通过图1加热段部分5加热，铝带首先受热并将热量传递给内部的聚丙烯带，聚丙烯带熔融包裹钢筋，由于存在来自缠绕的铝带的环向压力，熔融的聚丙烯能够更好的浸润钢筋并减少聚丙烯-钢筋之间的空隙、排出更多的空气，离开图1加热段部分5，铝带首先被空气冷却并将冷量传递给内部熔融状态的聚丙烯，熔融状态的聚丙烯冷却再结晶，从而将钢筋包裹而定型，缠绕铝带、聚丙烯的钢筋由图1牵引机6牵引到切割机7切割为半成品；采用人工或机械方式将半成品表面缠绕的铝带解除，从而形成包裹聚丙烯的钢筋。

现场弯曲

对于按照方案1、2制造的直杆状聚丙烯包裹钢筋复合物(见图4：聚丙烯包裹钢筋剖面)，在钢筋弯折机(建筑工地普遍采用，如河北华锐机械有限公司的产品)或人工按照相关的标准(GB1499.1-2007)弯折，由于聚丙烯材料屈服时延伸率与钢筋断裂延伸率接近，因而弯曲部位的聚丙烯材料不会断裂，连续和完整的聚丙烯包覆层足以保护内部的钢筋。

如果钢筋表面的聚丙烯包覆层破坏，或者在复合钢筋弯曲成为箍筋过程中，聚丙烯材料从钢筋表面脱离且面积较大，可以在此处预先缠绕铝带(铝带表面预先涂有耐高温矿物油，以减少铝带与聚丙烯之间的粘结能力，从而使得铝带更容易从聚丙烯表面剥离)以形成环向压力，再采用玻纤加热带(市售产品，如江苏盐城宏创电热机械有限公司的产品)缠绕在铝带表面，加热到聚丙烯的熔点(170℃)左右，然后自然冷却到常温，聚丙烯重新结晶而硬化，破坏处得到修复，聚丙烯-钢筋界面重新形成，然后再人工解除铝带。

有益效果

对比纤维增强复合材料建设工程应用技术规范(GB50608-2010)针对箍筋提出的两种方案：采用FRP筋和环氧树脂涂层钢筋，本发明的复合筋能够满足现场加工的需要，且弯曲部分不会出现裂纹；与环氧树脂涂层钢筋相比，复合筋的聚丙烯层饱和吸水率为0.03-0.04wt％(不足环氧树脂的十分之一)，聚丙烯层厚度是环氧树脂涂层的4—10倍，由于聚丙烯层的阻隔作用，复合筋耐腐蚀能力更好。

此外，本设备原是生产煤矿支护用玻璃钢锚杆生产线，通过简单的改造，并配置辅助设备，可以生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋复合物，作为腐蚀性环境下的混凝土结构用的箍筋，从而降低设备的重新购置费用，从一定意义看，属于一机多用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对本实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中聚丙烯带环向缠绕，将钢筋完全包裹在内层，加热熔融聚丙烯，冷却后聚丙烯将钢筋完全包裹。

2.有利的，在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中铝带、聚丙烯带同步环向缠绕，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构，加热熔融聚丙烯，冷却后铝带、聚丙烯将钢筋完全包裹，解除铝带后形成聚丙烯-钢筋复合物。

3.有利的，钢筋直径为Φ4mm-Φ12mm的变形钢筋，此类钢筋以圆盘形式销售。

4.根据权利要求1、2、3制造的聚丙烯包裹钢筋复合物，作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。