CN110821047A - 一种复合钢筋frp箍筋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合钢筋FRP箍筋及其制备方法，包括FRP包裹层、钢筋、肋及纤维布，钢筋外部设置有FRP包裹层，FRP包裹层外部设置有肋，箍筋弯折段的钢筋外部包裹有纤维布，其中FRP包裹层由连续纤维和树脂高温固化而成，钢筋可以为光圆钢筋或者带肋钢筋，其中，钢筋位于复合钢筋FRP箍筋的截面中心位置，本发明一种复合钢筋FRP箍筋及其制备方法具有工程化高模量、抗剪切的优点，可以满足土木工程结构的需要，适合大范围推广。
Description
技术领域
本发明涉及复合钢筋FRP箍筋及其制备方法技术领域，具体为一种复合钢筋FRP箍筋及其制备方法。
背景技术
钢筋是土木工程领域应用最广泛的建筑材料，在民建、岩土、道路桥梁等领域均得到大量应用。但钢筋的锈蚀问题严重缩短了构件的使用寿命，在氯离子环境，如海港、码头、化工厂等环境的建筑物，往往在达到设计使用寿命之前就发生由于钢筋锈蚀引发混凝土的胀裂，需要投入大量人力、物力、财力进行维护，导致资源的严重浪费。
纤维增强树脂复合材料，以下简称FRP，以其抗拉强度高、耐氯离子腐蚀、低松弛、质量轻，仅为钢材的1/4，等优势受到土木工程领域专家的关注。FRP材料被加工成各类FRP筋、FRP锚杆、FRP加固板等用以替代钢筋、钢锚杆以及钢板等，被广泛应用于服役环境恶劣，对耐久性、抗疲劳性要求较高的工程结构，如地下结构、海洋工程、水利工程等，均取得了良好的使用效果。
但FRP材料抗剪切性能差、弹性模量低、仅有弹性变形没有塑性变形的劣势限制了FRP筋的推广使用，应用于混凝土工程中必须通过超筋设计才能达到提高结构安全性的目的。为了改善这一缺陷，专利CN201510960167.7及专利CN201620979023.6公布了一种FRP复合钢绞线及复合钢筋（以下简称FRP复合筋）的结构及制备方法，将热固性树脂、连续纤维、钢绞线/钢筋共同复合成型，提高了FRP复合筋的弹性模量、 增加了复合筋的塑性变形，使用过程中提高了复合筋的安全储备，是一种具有广阔应用前景的建筑新材料。
由于应用于建筑领域的筋材对于强度要求较高，因此大部分FRP复合筋要求使用的树脂是热固性树脂，成型后不能二次弯折，而建筑领域使用的箍筋，往往需要在现场根据实际结构形式进行切割、弯折，加工出需要的角度，而按照现有生产方式加工的FRP复合筋无法在施工现场二次弯折，使其不能应用于箍筋。因此，提供一种适用于箍筋的FRP复合筋的加工方式显得极为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合钢筋FRP箍筋及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合钢筋FRP箍筋，包括FRP包裹层、钢筋、肋及纤维布，所述钢筋外部设置有FRP包裹层，所述FRP包裹层外部设置有肋，箍筋弯折段的所述钢筋外部包裹有纤维布；
所述FRP包裹层主要由纤维及树脂复合而成，所述纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维其中的一种或多种，所述树脂可以为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂其中的一种或多种。
优选的，所述钢筋表面的包裹层至少3mm以确保表面肋的勒制。
优选的，所述FRP包裹层与钢筋的直径总和为6mm~34mm。
优选的，所述钢筋体积含量为20%以上。
优选的，所述纤维布可以为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布及芳纶纤维布。
优选的，包括以下步骤：
步骤一：整个制备工序包括预成型、弯折、缠绕固化成型；
步骤二：将纤维浸树脂均匀环绕排列在钢筋周边，经过分纱板及预成型板刮除多余树脂，形成固定尺寸的预成型复合筋；
步骤三：预成型过程应确保纤维均匀包裹在钢筋表面，如果发生钢筋暴露表面的情况，应及时调整纤维排布，确保纤维层在钢筋表面至少3mm厚；
步骤四：纤维均匀缠绕在预成型筋表面，通过调整纤维缠绕速度和纤维张力达到调整肋深和肋间距的目的；
步骤五：将预成型筋送入高温固化模腔进行高温固化；
步骤六：将完成固化的预成型筋在相应位置剥除FRP包裹层，将钢筋弯折出相应的角度；
步骤七：钢筋表面缠绕浸润纤维布胶的纤维布，固化成型。
优选的，所述步骤四中加工出的肋深为0.2mm~3mm，肋间距为0.5D~3D。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）利用钢筋弹性模量高，抗剪能力强的特点，提高了纯FRP筋的抗剪切能力，提高了纯FRP筋弹性模量，更能满足土木工程结构的使用要求。
（2）不受树脂体系的限制，可以根据实际需要加工出任意角度，任意大小的复合筋。
（3）解决了钢材箍筋的锈蚀问题，大大提高了构件的使用寿命，节约了工程成本。
附图说明
图1为本发明的平面结构示意图；
图2为本发明的截面剖视图；
图3为本发明涉及的一种复合钢筋FRP箍筋拉挤生产工序示意图；
图4为本发明涉及的剥除FRP包裹层的复合筋示意图；
图5为本发明涉及的加工完弯钩的复合筋示意图；
图6 为本发明涉及的缠绕纤维布的复合筋示意图。
图中：FRP包裹层1、钢筋2、肋3、纤维布4、纤维5、树脂6、纱架7、胶槽8、分纱板9、预成型板10、纤维轴11、固化炉12、预成型筋13、复合直筋14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种复合钢筋FRP箍筋，包括FRP包裹层1、钢筋2、肋3及纤维布4，钢筋2设置于外部设置有FRP包裹层1，FRP包裹层1外部设置有肋3，箍筋弯折段的钢筋2包裹有纤维布4，复合钢筋直径为6~34mm，FRP包裹层1厚度至少为3mm，以确保表面肋3的成型，FRP包裹层主要由纤维5及树脂6复合而成，纤维5可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维其中的一种或多种，树脂6可以为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂其中的一种或多种，钢筋2位于复合筋的中心，钢筋2可以为光圆钢筋可以为带肋钢筋，钢筋2直径为3mm~30mm，依据不同直径的复合箍筋选用不同直径的钢筋2，钢筋2在复合箍筋中的体积含量为20%以上，肋3由纤维5缠绕勒制而成，肋深0.2~3mm，肋间距0.5D~3D（D为箍筋直径）。
一种复合钢筋FRP箍筋的制备方法，包括以下步骤：
纤维5从纱架7上引入胶槽8中的树脂6中浸胶，与钢筋2共同穿入分纱板9进行排纱，随后共同穿入预成型板10进行预成型加工成预成型筋13；
钢筋2在分纱板9的排列应位于中心位置；
经过分纱板9和预成型板10的纤维5应均匀包裹在钢筋2的表面，包裹层厚度应至少为3mm；
纤维5若在钢筋2表面包覆极度不均匀，应重新排列纤维5在分纱板9和预成型板10的排纱位置，确保钢筋2表面的纤维包覆厚度基本一致；
纤维轴11围绕预成型筋13进行缠绕，勒出肋3；
肋3的肋深在0.2mm~3mm之间，视不同直径的复合筋而定；
预成型筋13进入固化炉12内高温固化成型，形成复合直筋14，如图3所示；
其中高温固化温度为120~200℃不等，视不同的树脂体系而定；
将复合直筋14在弯折段剥除FRP包裹层1，露出钢筋2，如图4所述，将钢筋2按实际要求弯折到相应角度，如图5所示，弯折角度常见的为45°、90°和135°；
将纤维布4浸透纤维布浸渍胶，缠绕到钢筋2表面，常温固化成型，如图6所示；
其中纤维布4浸润的纤维布胶不能挂太多，否则箍筋表面的肋深不足，被胶水填满；
纤维布4可以为玻璃纤维布、碳纤维布、芳纶纤维布及玄武岩纤维布。
本发明提供了一种复合钢筋FRP箍筋结构，利用钢筋弹性模量高，抗剪能力强的特点，提高了纯FRP筋的抗剪切能力，提高了纯FRP筋弹性模量，更能满足土木工程结构的使用要求。不受树脂体系的限制，可以根据实际需要加工出任意角度，任意大小的复合筋。解决了钢材箍筋的锈蚀问题，大大提高了构件的使用寿命，节约了工程成本。
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可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种复合钢筋FRP箍筋，其特征在于：包括FRP包裹层、钢筋、肋及纤维布，所述钢筋外部设置有FRP包裹层，所述FRP包裹层外部设置有肋，箍筋弯折段的所述钢筋外部包裹有纤维布；
所述FRP包裹层主要由纤维及树脂复合而成，所述纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维其中的一种或多种，所述树脂可以为环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂其中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种复合钢筋FRP箍筋，其特征在于：所述钢筋表面的包裹层至少3mm以确保表面肋的勒制。
3.根据权利要求1所述的一种复合钢筋FRP箍筋，其特征在于：所述FRP包裹层与钢筋的直径总和为6mm~34mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合钢筋FRP箍筋，其特征在于：所述钢筋体积含量为20%以上。
5.根据权利要求1所述的一种复合钢筋FRP箍筋，其特征在于：所述纤维布可以为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布及芳纶纤维布。
6.实现权利要求1-5所述的一种复合钢筋FRP箍筋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：整个制备工序包括预成型、弯折、缠绕固化成型；
步骤二：将纤维浸树脂均匀环绕排列在钢筋周边，经过分纱板及预成型板刮除多余树脂，形成固定尺寸的预成型复合筋；
步骤三：预成型过程应确保纤维均匀包裹在钢筋表面，如果发生钢筋暴露表面的情况，应及时调整纤维排布，确保纤维层在钢筋表面至少3mm厚；
步骤四：纤维均匀缠绕在预成型筋表面，通过调整纤维缠绕速度和纤维张力达到调整肋深和肋间距的目的；
步骤五：将预成型筋送入高温固化模腔进行高温固化；
步骤六：将完成固化的预成型筋在相应位置剥除FRP包裹层，将钢筋弯折出相应的角度；
步骤七：钢筋表面缠绕浸润纤维布胶的纤维布，固化成型。
7.根据权利要求6所述的一种复合钢筋FRP箍筋的制备方法，其特征在于：所述步骤四中加工出的肋深为0.2mm~3mm，肋间距为0.5D~3D。
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