CN111086195A - 一种frp带状螺旋箍筋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FRP带状螺旋箍筋及其制备方法，属于建筑材料和纤维增强复合材料领域，所述FRP带状螺旋箍筋包括箍筋体。该箍筋体的截面形状为矩形，且宽度远大于厚度，其空间形状为三维螺旋线。所述FRP带状螺旋箍筋的制备方法为将特定层数与长度的FRP单向预浸料条带叠合并在模具上以三维螺旋线为路径从一端缠绕到另一端，随后固化、脱模。本发明制备的FRP带状螺旋箍筋具有弯曲次应力小，纤维扭结少，抗拉强度高，生产效率高，生产成本低等优点，可用于梁、柱等混凝土结构。

Description

一种FRP带状螺旋箍筋及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料和纤维增强复合材料领域，涉及了一种FRP带状螺旋箍筋及其制备方法。
背景技术
当前我国的土木工程建设发展迅猛，在工业与民用建筑、道路桥梁工程、水利工程等方面都进行了大量建设。由于钢筋混凝土结构有很多的优点，在目前以及未来一段时间里，我国工程建设的主要结构形式还是以钢筋混凝土结构为主。但是钢筋混凝土结构在自然环境中，随着服役年限的增加钢筋会发生锈蚀，这会导致承载能力退化、使用寿命降低和维修费用增加。箍筋由于较小的直径和较小的保护层厚度，更容易受到环境腐蚀的影响。用耐腐蚀材料代替普通钢筋已成为解决钢筋特别是钢箍筋锈蚀问题的根本途径。与普通钢筋相比，纤维增强复合材料(FRP)具有良好的耐腐蚀性、较高的比强度以及较好的可设计性等优点。在混凝土结构中使用FRP箍筋替代钢箍筋可从根本上避免钢箍筋锈蚀。当前的FRP 螺旋箍筋通常为圆形截面，是由拉挤成型的FRP棒材在树脂基体完全固化之前螺旋弯曲而成。这种FRP箍筋有两大缺点：第一，弯曲时会发生内侧纤维受压扭结与外侧纤维受拉断裂，降低箍筋的抗拉强度与模量，影响约束效率；第二，生产工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明为了解决现有FRP箍筋在加工时导致的弯曲部分抗拉强度降低以及在重叠搭接部分过早发生粘结滑移等问题，进而提出了一种FRP带状螺旋箍筋及其制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种FRP带状螺旋箍筋，包括箍筋体(5)，该箍筋体(5)是由多层FRP 单向预浸料(3)条带通过叠合装置(2)叠合后再由螺旋缠绕机(6)缠绕成型并固化脱模制得。所述箍筋体(5)空间形状为三维螺旋体，截面形状为宽度是厚度5-10倍的矩形。
一种FRP带状螺旋箍筋的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将两层以上特定长度的FRP单向预浸料(3)裁剪成条带并叠合起来；
步骤二：将特定形状的模具(4)安装到缠绕机(6)上；
步骤三：把FRP单向预浸料(3)的一端用夹持装置(7)固定于模具(4) 上的缠绕起始点；
步骤四：开启缠绕机(6)，保持转速不变，转动模具(4)，并用横移装置(1) 拉拽FRP单向预浸料(3)从模具(4)的一端匀速运动到另一端，然后将FRP 单向预浸料(3)再固定于缠绕终点；
步骤五：缠绕完成后取下模具(4)，将模具(4)与模具(4)上的FRP单向预浸料(3)放入加热槽中，使FRP单向预浸料(3)层合固化；
步骤六：待FRP单向预浸料(3)固化后，脱模得到最终的螺旋箍筋成品。
步骤二中特定形状的模具(4)有圆形、方形或锥形三种。
步骤四中用叠合的FRP单向预浸料(3)条带在模具(4)上以三维螺旋线为路径从一端缠绕到另一端。
与现有技术相比较，本发明对比已有技术具有以下创新点：
1.采用FRP单向预浸料条带为原料来制备螺旋箍筋。
2.将多层FRP单向预浸料条叠合，以三维螺旋线为路径，在圆形、方形或锥形模具上缠绕形成螺旋箍筋。
本发明对比已有技术具有以下优点：
1.由于单层FRP单向预浸料条带厚度较小，在缠绕弯曲过程中，纤维扭结少，弯曲次应力小，所述FRP带状螺旋箍筋抗拉强度高，对混凝土的约束效果好。
2.所述FRP带状螺旋箍筋由多层FRP单向预浸料条带叠合后缠绕制备，生产效率较高，生产成本较低。
附图说明
图1为FRP带状螺旋箍筋的制备装置的示意图；
图2为一种圆形FRP带状螺旋箍筋示意图；
图3为一种方形FRP带状螺旋箍筋示意图；
图4为一种锥形FRP带状螺旋箍筋示意图；
其中：1-横移装置、2-叠合装置、3-FRP单向预浸料、4-模具、5-箍筋体、6- 缠绕机、7-夹持装置
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本实施案例以本发明技术方案为案例进行实施。
本发明提供了一种FRP带状螺旋箍筋及其制备方法。本发明结果能够大幅减少纤维扭结、降低弯曲次应力、提高对混凝土的约束效率，并能提高生产效率、降低生产成本。
本发明的目的可以通过以下的技术方案实施：
步骤一：将两层以上特定长度的FRP单向预浸料(3)裁剪成条带并通过叠合机(2)叠合起来；
步骤二：将特定形状的模具(4)安装到缠绕机(6)上；
步骤三：把FRP单向预浸料(3)的一端用夹持装置(7)固定于模具(4) 上的缠绕起始点，其中模具(4)可以为圆形、方形或锥形三种；
步骤四：开启缠绕机(6)转动模具(4)，并用横移装置(1)拉拽FRP单向预浸料(3)以三维螺旋线为路径从模具的一端运动到另一端，然后将FRP单向预浸料(3)在固定于缠绕终点；
步骤五：取下模具(4)，将其与其上的FRP单向预浸料(3)放入加热槽中，使FRP单向预浸料(3)层合固化；
步骤六：待FRP单向预浸料(3)层合固化后，脱模得到最终的螺旋箍筋成品。
实施例1
采用附图1所示的装置制作完成的圆形FRP带状螺旋箍筋如图2所示。
将三层特定长度的FRP单向预浸料裁剪成条带并通过叠合机叠合起来，并将圆柱形的模具安装到缠绕机上，把FRP单向预浸料的一端用夹持装置固定于模具上的缠绕起始点开启缠绕机转动模具，并用横移装置拉拽FRP单向预浸料以三维螺旋线为路径从模具的一端运动到另一端，并将FRP单向预浸料再固定于缠绕终点，然后取下模具，将其与其上的FRP单向预浸料放入加热槽中，使 FRP单向预浸料固化，待FRP单向预浸料固化后，脱模得到最终的圆形FRP带状螺旋箍筋成品。而所述箍筋体截面形状为宽度远大于厚度的矩形，相对于传统的螺旋箍筋来说可以增大环向约束面积，提高混凝土受压构件的强度和变形能力。
实施例2
采用附图1所示的装置制作完成的圆形FRP带状螺旋箍筋如图3所示。
与实施例1不同之处在于，缠绕机上的模具由圆柱形模具变成了方形模具，按照制备方法待FRP单向预浸料固化脱模后可得到方形FRP带状螺旋箍筋成品，解决了FRP带状箍筋在混凝土矩形截面柱以及梁等构件上的应用问题。
实施例3
采用附图1所示的装置制作完成的圆形FRP带状螺旋箍筋如图3所示。
与实施例1不同之处在于，缠绕机上的模具由圆柱形模具变成了锥形模具，按照制备方法待FRP单向预浸料固化脱模后可得到锥形FRP带状螺旋箍筋成品，解决了FRP带状箍筋在锥形桩基础等复杂环境中的应用问题。

Claims (7)

1.一种FRP带状螺旋箍筋，其特征在于：包括箍筋体(5)，该箍筋体(5)是由多层FRP单向预浸料(3)条带通过叠合装置(2)叠合后再由螺旋缠绕机(6)缠绕成型并固化脱模制得。
2.根据权利要求1所述的一种FRP带状螺旋箍筋，其特征在于：所述箍筋体(5)空间形状为三维螺旋体。
3.根据权利要求1所述的一种FRP带状螺旋箍筋，其特征在于：所述箍筋体(5)截面形状为宽度是厚度5-10倍的矩形。
4.根据权利要求1或2所述的一种FRP带状螺旋箍筋，其特征在于：所述箍筋体(5)的纤维方向为三维螺旋体的中轴线方向。
5.一种FRP带状螺旋箍筋的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：将两层以上特定长度的FRP单向预浸料(3)裁剪成条带并叠合起来；
步骤二：将特定形状的模具(4)安装到缠绕机(6)上；
步骤三：把FRP单向预浸料(3)的一端用夹持装置(7)固定于模具(4)上的缠绕起始点；
步骤四：开启缠绕机(6)，保持转速不变，转动模具(4)，并用横移装置(1)拉拽FRP单向预浸料(3)从模具(4)的一端匀速运动到另一端，然后将FRP单向预浸料(3)再固定于缠绕终点；
步骤五：缠绕完成后取下模具(4)，将模具(4)与模具(4)上的FRP单向预浸料(3)放入加热槽中，使FRP单向预浸料(3)层合固化；
步骤六：待FRP单向预浸料(3)固化后，脱模得到最终的螺旋箍筋成品；
步骤二中特定形状的模具(4)有圆形、方形或锥形三种；
步骤四中用叠合的FRP单向预浸料(3)条带在模具(4)上以三维螺旋线为路径从一端缠绕到另一端。
6.根据权利要求5所述的一种FRP带状螺旋箍筋的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的模具(4)为圆形、方形或锥形三种中的一种。
7.根据权利要求5所述的一种FRP带状螺旋箍筋的制备方法，其特征在于：所述步骤四中用叠合的FRP单向预浸料(3)条带在模具(4)上以三维螺旋线为路径从一端缠绕到另一端。
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