CN106499123B - 一种纤维复材筋的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纤维复材筋的连接装置，包括：筒状套管、粘接剂胶囊、固化剂胶囊和两个锚固装置；筒状套管的内部具有空腔，两端设置有通孔；设置在空腔中的粘接剂胶囊和固化剂胶囊中分别填充有粘接剂和固化剂；两根纤维复材筋的连接端伸入到空腔中；两个锚固装置分别固定在两根纤维复材筋的连接端上，用于当两根纤维复材筋的连接端伸入到空腔中之后，使得粘接剂胶囊和固化剂胶囊破裂。应用本发明可在完成两根纤维复材筋的纵向连接的同时，避免发生因铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效的问题，同时也避免了绑扎方式对纤维复材筋产生集中的剪切力从而造成纤维复材筋的表面结构损伤的问题，提高纤维复材筋的性能及使用寿命。

Description

一种纤维复材筋的连接装置

技术领域

本申请涉及工程建筑技术领域，尤其涉及一种纤维复材筋的连接装置。

背景技术

加强筋混凝土结构是目前工程建筑应用最广泛的结构形式。在加强筋混凝土结构施工时，有时需将几根加强筋纵向连接，从而满足一些特殊建筑结构的承载力及使用要求。

钢筋和混凝土是近些年来基础设施建设中所使用的主要材料，但钢筋混凝土结构和钢结构的锈蚀、性能劣化问题日益严重，其中以钢筋锈蚀问题最为常见。上述问题不仅影响到建筑结构的正常使用和寿命，还会造成大量的安全事故或安全隐患。在钢筋混凝土结构中，构成钢筋网的钢筋之间可通过铁丝进行绑扎，在钢筋之间实现刚性的固定连接。而且，由于钢筋和铁丝属于同相材料，因此，利用铁丝绑扎实现钢筋之间的固定连接，不会对钢筋造成明显的损伤。但是，钢筋在腐蚀环境下极易受到介质侵蚀、并由此导致局部损伤甚至锈断，造成钢筋混凝土结构的承载力显著下降，并带来不可估量的安全隐患和经济损失。

解决上述问题的方法之一是采用新结构材料或发展新结构体系。在现有技术中的新结构材料中，纤维增强聚合物材料已被用于混凝土结构中，旨在解决由钢筋锈蚀引起的工程失效问题。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic，FRP)筋，简称为纤维复材筋，作为一种绿色环保的新型复合材料，具有强度高、轻质、耐腐蚀性和透波等特殊性能，可以代替钢筋用于特殊环境下的混凝土结构，起到了前所未有的有益效果。

由于纤维复材筋具有良好的耐腐蚀性，可以很好的解决结构在腐蚀环境下的筋锈蚀的问题，因此，使用力学性能、耐蚀性能优异的纤维复材筋替代普通钢筋混凝土结构中的钢筋已经成为一种趋势，能够显著提高混凝土构件抗腐蚀能力、延长使用寿命、节约养护维修成本，从而提高混凝土结构的安全性和耐久性。

普通钢筋由于其各向同性以及其金属构成，其连接方式主要包括焊接、绑扎以及套筒连接等方法。但是，在纤维复材筋混凝土结构实际施工过程中，由于纤维复材筋为纤维单向拉伸制成的弹脆性材料，导致纤维复材筋在现场施工中无法焊接，使得纤维复材筋在实际工程中的使用条件受到很大限制；同时，又因为纤维复材筋在沿纤维方向上的强度很高，但在垂直于纤维方向上的强度很低，导致纤维复材筋的抗剪强度较低，现有的绑扎方法会导致纤维复材筋受剪发生破坏。因此，若使用现有技术中钢筋与钢筋之间的固定连接方式，利用铁丝绑扎对纤维复材筋实施刚性的固定连接，则会存在如下隐患：

一方面，虽然纤维复材筋的耐蚀性能优于钢筋，但铁丝的耐蚀性能与钢筋相近，因而不可避免地会因铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效，从而使得加强筋容易在纤维复材筋之间的固定连接处失效，进而造成混凝土结构承载力大幅下降；

另一方面，纤维复材筋在其垂直于纤维轴的方向上的承载力较弱，而绑扎的铁丝在对纤维复材筋实施刚性的固定连接时，会与纤维复材筋之间形成近似线接触的接触方式、并由此产生集中的剪切力，从而造成纤维复材筋的表面结构损伤，并降低纤维复材筋的性能及使用寿命。

所以，现有技术中所使用的钢筋对钢筋的对接方法无法应用于纤维复材筋的现场施工。这也是阻碍纤维复材筋混凝土结构在实际工程中应用的一个重要问题。

由此可见，如何在纤维复材筋之间实施可靠的对接连接，以形成力学性能、耐久性能更加优异的纤维复材筋组合结构，成为实际工程中亟待突破的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种纤维复材筋的连接装置，从而在有效地完成两根纤维复材筋之间的纵向连接的同时，避免了发生由于铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效的问题，同时也避免了绑扎方式对纤维复材筋产生集中的剪切力从而造成纤维复材筋的表面结构损伤的问题，可以大大提高纤维复材筋的性能及使用寿命。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种纤维复材筋的连接装置，该连接装置包括：筒状套管、至少一个粘接剂胶囊、至少一个固化剂胶囊和两个锚固装置；

所述筒状套管的内部具有空腔；所述筒状套管的两端分别设置有通孔；

所述粘接剂胶囊和固化剂胶囊设置在所述筒状套管的空腔中；所述粘接剂胶囊中填充有粘接剂，所述固化剂胶囊中填充有固化剂；

两根待连接的纤维复材筋的连接端分别穿过所述筒状套管两端的通孔伸入到所述筒状套管的空腔中；

所述两个锚固装置分别固定连接在所述两根待连接的纤维复材筋的连接端上；所述锚固装置用于当所述两根待连接的纤维复材筋的连接端伸入到所述筒状套管的空腔中之后，使得所述粘接剂胶囊和固化剂胶囊破裂。

较佳的，所述锚固装置包括：锚固带和至少一个破囊组件；

所述锚固带，用于将所述破囊组件固定在纤维复材筋的连接端上；

所述破囊组件包括：底座、针状部件和弹簧；所述针状部件的底端与底座转动连接；所述弹簧的一端与底座连接，另一端与所述针状部件的下部连接；当所述弹簧处于压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向一致；当所述弹簧处于非压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向不一致。

较佳的，当所述弹簧处于非压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向垂直或者不垂直。

较佳的，所述锚固装置包括中设置有4个对称分布的破囊组件。

较佳的，所述筒状套管的管壁上设置有一个或多个注胶孔。

较佳的，所述筒状套管的内壁为变形截面；

所述变形截面为楔形、阶梯形或麻面多边形。

较佳的，所述筒状套管的内壁具有粗糙的表面。

由上述技术方案可见，在本发明的纤维复材筋的连接装置中，由于在筒状套管中设置了粘接剂胶囊和固化剂胶囊，在待连接的纤维复材筋的连接端上设置了锚固装置，因此，当两根待连接的纤维复材筋的连接端分别伸入到筒状套管的空腔中时，设置在纤维复材筋的连接端上的锚固装置将使得筒状套管的空腔中的粘接剂胶囊和固化剂胶囊破裂，使得粘接剂胶囊和固化剂胶囊中的粘接剂和固化剂流出并混合，将两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，并使得两根待连接的纤维复材筋的连接端与整个筒状套管固化成为一个整体。由于在上述的连接装置中，并未使用钢筋、铁丝等铁制材料，也不是通过绑扎的方式进行连接，而是通过粘接剂和固化剂将纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，因此，在有效地完成两根纤维复材筋之间的纵向连接的同时，避免了发生由于铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效的问题，同时也避免了绑扎方式对纤维复材筋产生集中的剪切力从而造成纤维复材筋的表面结构损伤的问题，因而可以大大提高纤维复材筋的性能及使用寿命，有效地解决现有技术中的纤维复材筋点对点对接无法实现的问题。

另外，由于两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起之后，这两根纤维复材筋的连接端已经位于筒状套管的内部，且与整个筒状套管固化成为一个整体，因此筒状套管还将对两根纤维复材筋的连接端形成一个保护层，可以和纤维复材筋一起承受垂直于纤维复材筋的纤维轴的方向上的剪力，从而可对纤维复材筋起到相应的保护作用。

附图说明

图1为本发明实施例中的纤维复材筋的连接装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中的筒状套管的剖面示意图。

图3为本发明实施例中的锚固装置在插入筒状套管时以及工作时的剖示图。

图4为本发明实施例中的锚固装置在安装前以及安装后的俯视图。

图5为本发明实施例中的筒状套管的变形截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中的纤维复材筋的连接装置的结构示意图。图2为本发明实施例中的筒状套管的剖面示意图。如图1、图2所示，本发明中的纤维复材筋的连接装置包括：筒状套管11、至少一个粘接剂胶囊12、至少一个固化剂胶囊13和两个锚固装置14；

所述筒状套管11的内部具有空腔110；所述筒状套管11的两端分别设置有通孔111；

所述粘接剂胶囊12和固化剂胶囊13设置在所述筒状套管11的空腔110中；所述粘接剂胶囊12中填充有粘接剂，所述固化剂胶囊13中填充有固化剂；

两根待连接的纤维复材筋15的连接端分别穿过所述筒状套管11两端的通孔111伸入到所述筒状套管11的空腔110中；

所述两个锚固装置14分别固定连接在所述两根待连接的纤维复材筋15的连接端上；所述锚固装置14用于当所述两根待连接的纤维复材筋15的连接端伸入到所述筒状套管11的空腔110中之后，使得所述粘接剂胶囊12和固化剂胶囊13破裂。

根据上述结构可知，在本发明的技术方案中，当需要使用上述的连接装置固定连接两根待连接的纤维复材筋时，可以将两根待连接的纤维复材筋的一端(即连接端)分别穿过所述筒状套管两端的通孔伸入到所述筒状套管的空腔中，此时，两根待连接的纤维复材筋的连接端上的锚固装置将使得所述筒状套管的空腔中的粘接剂胶囊和固化剂胶囊发生破裂(例如，该锚固装置可以扎破或挤破粘接剂胶囊和固化剂胶囊)，粘接剂胶囊和固化剂胶囊中的粘接剂和固化剂流出并混合后，即可将两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，使得两根待连接的纤维复材筋的连接端与整个筒状套管固化成为一个整体。

在上述的连接装置中，并未使用钢筋、铁丝等铁制材料，也不是通过绑扎的方式进行连接，而是通过粘接剂和固化剂将纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，因此，在有效地完成两根纤维复材筋之间的纵向连接的同时，避免了发生由于铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效的问题，同时也避免了绑扎方式对纤维复材筋产生集中的剪切力从而造成纤维复材筋的表面结构损伤的问题，因而可以大大提高纤维复材筋的性能及使用寿命。

另外，由于两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起之后，这两根纤维复材筋的连接端已经位于筒状套管的内部，且与整个筒状套管固化成为一个整体，因此筒状套管还将对两根纤维复材筋的连接端形成一个保护层，可以和纤维复材筋一起承受垂直于纤维复材筋的纤维轴的方向上的剪力，从而可对纤维复材筋起到相应的保护作用。

另外，在本发明的技术方案中，还可以在上述的结构的基础上，对上述的连接装置进行进一步的改进。

举例来说，本发明中的锚固装置可以有多种实现方式。以下将以其中的一种具体实现方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。

例如，较佳的，图3为本发明实施例中的锚固装置在插入筒状套管时以及工作时的剖示图，图4为本发明实施例中的锚固装置在安装前以及安装后的俯视图。如图3、图4所示，在本发明的具体实施例中，所述锚固装置14包括：锚固带41和至少一个破囊组件42；

所述锚固带41，用于将所述破囊组件42固定在纤维复材筋15的连接端上；

所述破囊组件42包括：底座421、针状部件422和弹簧423；所述针状部件422的底端与底座421转动连接；所述弹簧423的一端与底座421连接，另一端与所述针状部件422的下部连接；当所述弹簧423处于压缩状态时，所述针状部件422的延伸方向与纤维复材筋15的延伸方向一致；当所述弹簧423处于非压缩状态时，所述针状部件422的延伸方向与纤维复材筋15的延伸方向不一致。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，当所述弹簧处于非压缩状态时，所述针状部件的延伸方向可以与纤维复材筋的延伸方向垂直(如图3所示)，也可以与纤维复材筋的延伸方向不垂直(例如，针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向为锐角或钝角)。

因此，在本发明的技术方案中，可以先将上述的锚固装置安装在纤维复材筋的连接端上；然后，当将安装有锚固装置的纤维复材筋的连接端通过通孔插入筒状套管时，可以施加外力使得弹簧压缩，以便于将纤维复材筋的连接端插入筒状套管；当纤维复材筋的连接端插入筒状套管之后，弹簧在不受外力的情况下将自然伸展开来，使得针状部件也随之打开，从而可以在纤维复材筋的连接端插入筒状套管的过程中，将筒状套管内的粘接剂胶囊和固化剂胶囊扎破或挤破，使得胶囊中的粘接剂和固化剂流出并混合后，达到粘接并固定两根待连接的纤维复材筋的连接端的目的。

另外，在上述的锚固装置中，可以根据实际应用情况的需要(例如，筒状套管的空腔的体积、两种胶囊的数量、大小等等)，设置一个或多个破囊组件。例如，较佳的，如图4所示，在本发明的具体实施例中，可以设置4个(或更多、更少)对称分布的破囊组件。然后，通过锚固带缠绕在4个破囊组件的外围，从而将4个破囊组件固定在纤维复材筋的连接端上。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述筒状套管11的管壁上还可进一步设置有一个或多个注胶孔112。因此，当粘接剂胶囊和固化剂胶囊中的粘接剂和固化剂不足时(例如，未达到预设体积，譬如，未填满筒状套管的空腔)，可以使用注射器或类似的装置，从所述注胶孔112中注入相应的粘接剂和固化剂，从而可以有效地固定连接纤维复材筋。而且，当粘接剂胶囊和固化剂胶囊中的粘接剂和固化剂比较多时，在纤维复材筋插入筒状套管之后，多余的粘接剂和固化剂也可以通过所述注胶孔112溢出筒状套管。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述筒状套管的内壁为变形截面。例如，较佳的，图5为本发明实施例中的筒状套管的变形截面示意图，如图5所示，所述变形截面可以是楔形，也可以是阶梯形或麻面多边形等不同截面形状。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述筒状套管的内壁具有粗糙的表面(图中未示出)，例如，可以在所述筒状套管的内壁上设置螺纹等粗糙的表面。

通过上述的设置，可以使得粘接剂和固化剂凝固后的形状可以与筒状套管的内壁更好的贴合并与纤维复材筋协同工作，使得两根纤维复材筋的连接更为牢固和稳定。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述筒状套管的材料可以是纤维复材材料、金属、玻璃、塑料、树脂、陶瓷等各种有机或无机材料，只要所使用的材料符合纤维复材筋对接连接所需强度即可，本发明对此不做限制。

此外，在本发明的技术方案中，所述筒状套管的长度、锚固长度、管壁厚度、内壁形状等各种参数可以根据各种不同种类、直径的纤维复材筋对接连接所需极限抗拉强度设计等具体的实际应用情况来确定，本发明对此不做限制。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于在筒状套管中设置了粘接剂胶囊和固化剂胶囊，在待连接的纤维复材筋的连接端上设置了锚固装置，因此，当两根待连接的纤维复材筋的连接端分别伸入到筒状套管的空腔中时，设置在纤维复材筋的连接端上的锚固装置将使得筒状套管的空腔中的粘接剂胶囊和固化剂胶囊破裂，使得粘接剂胶囊和固化剂胶囊中的粘接剂和固化剂流出并混合，将两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，并使得两根待连接的纤维复材筋的连接端与整个筒状套管固化成为一个整体。由于在上述的连接装置中，并未使用钢筋、铁丝等铁制材料，也不是通过绑扎的方式进行连接，而是通过粘接剂和固化剂将纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起，因此，在有效地完成两根纤维复材筋之间的纵向连接的同时，避免了发生由于铁丝被锈蚀而导致纤维复材筋之间的固定连接失效的问题，同时也避免了绑扎方式对纤维复材筋产生集中的剪切力从而造成纤维复材筋的表面结构损伤的问题，因而可以大大提高纤维复材筋的性能及使用寿命，有效地解决现有技术中的纤维复材筋点对点对接无法实现的问题。

另外，由于两根待连接的纤维复材筋的连接端粘接并固定在一起之后，这两根纤维复材筋的连接端已经位于筒状套管的内部，且与整个筒状套管固化成为一个整体，因此筒状套管还将对两根纤维复材筋的连接端形成一个保护层，可以和纤维复材筋一起承受垂直于纤维复材筋的纤维轴的方向上的剪力，从而可对纤维复材筋起到相应的保护作用。

此外，本发明中所提供的连接装置将医学中胶囊的概念引入建筑施工中，有效的简化了施工工艺，提高了施工效率。在使用上述连接装置时，只需将设置有锚固装置的纤维复材筋的连接端插入设置有两种胶囊的筒状套管内，然后向筒状套管内推动纤维复材筋，使得粘接剂胶囊和固化剂胶囊发生破裂即可。因此，该连接装置的结构十分简单，便于制造和安装使用，而且使用也十分简便，与普通钢筋的焊接相比，简化了施工工艺，提高了施工效率，大大降低了施工人员的工作量，解决了纤维复材筋应用于实际工程中的关键技术问题，为将纤维复材筋应用于今后实际工程中提供新的施工方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种纤维复材筋的连接装置，其特征在于，该连接装置包括：筒状套管、至少一个粘接剂胶囊、至少一个固化剂胶囊和两个锚固装置；

所述筒状套管的内部具有空腔；所述筒状套管的两端分别设置有通孔；

所述粘接剂胶囊和固化剂胶囊设置在所述筒状套管的空腔中；所述粘接剂胶囊中填充有粘接剂，所述固化剂胶囊中填充有固化剂；

两根待连接的纤维复材筋的连接端分别穿过所述筒状套管两端的通孔伸入到所述筒状套管的空腔中；

所述两个锚固装置分别固定连接在所述两根待连接的纤维复材筋的连接端上；所述锚固装置用于当所述两根待连接的纤维复材筋的连接端伸入到所述筒状套管的空腔中之后，使得所述粘接剂胶囊和固化剂胶囊破裂。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述锚固装置包括：锚固带和至少一个破囊组件；

所述锚固带，用于将所述破囊组件固定在纤维复材筋的连接端上；

所述破囊组件包括：底座、针状部件和弹簧；所述针状部件的底端与底座转动连接；所述弹簧的一端与底座连接，另一端与所述针状部件的下部连接；当所述弹簧处于压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向一致；当所述弹簧处于非压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向不一致。

3.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于：

当所述弹簧处于非压缩状态时，所述针状部件的延伸方向与纤维复材筋的延伸方向垂直或者不垂直。

4.根据权利要求2所述的连接装置，其特征在于：

所述锚固装置包括中设置有4个对称分布的破囊组件。

5.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：

所述筒状套管的管壁上设置有一个或多个注胶孔。

6.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：

所述筒状套管的内壁为变形截面；

所述变形截面为楔形或阶梯形。

7.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于：

所述筒状套管的内壁具有粗糙的表面。