CN112008959A - 一种用于现场弯折frp筋的装置及弯折方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于现场弯折FRP筋的装置及弯折方法，弯折FRP筋的装置包括重熔固化管和超声粉碎管，重熔固化管内壁沿长度方向设置有多个凹槽，凹槽中设置有电阻丝，重熔固化管内壁沿长度方向设置有多个超声探伤器探头，超声探伤器探头和超声探伤器主机电连接；超声粉碎管中安装有多列超声波振子，超声波振子和超声波发生电源电连接。利用形成FRP筋的环氧树脂固化后不可弯曲，而纤维可以弯曲，且纤维的强度大于环氧树脂的强度，利用纤维和环氧树脂之间较大的强度差，通过超声波将FRP筋内部的环氧树脂破碎掉而不破坏纤维，然后环氧树脂重熔，再将FRP筋弯成需要的形状并固化，得到弯折成型的FRP筋。

Description

一种用于现场弯折FRP筋的装置及弯折方法

技术领域

本发明属于现场施工技术领域，具体涉及一种用于现场弯折FRP筋的装置及弯折方法。

背景技术

FRP筋是以连续纤维为增强体、环氧树脂为基体，经过浸润、固化等工序制备而成的新型复合材料。FRP筋由三部分组成：连续纤维、树脂基体以及外层的FRP纤维束，具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性好、抗疲劳性能优良等特点，作为土木行业一种新型的结构材料，利用FRP筋替代普通钢筋，是土木工程行业掀起的新一轮变革。

而由于FRP筋自身可塑性较差，一旦在工厂加工成型之后便很难再进行二次塑形。但是由于现场施工的复杂和多变性，需要不同形状和尺寸大小的FRP筋，而工厂又无法临时生产出符合要求的多种FRP筋，这就导致很多时候FRP筋无法大面积地应用在施工中。

发明内容

本发明提供了一种用于现场弯折FRP筋的装置及弯折方法，解决了现有技术中无法根据施工过程中的临时需求，在施工现场弯折FRP筋的问题。

为达到上述目的，本发明一种用于现场弯折FRP筋的装置，包括重熔固化管和超声粉碎管，重熔固化管内壁沿长度方向设置有多个凹槽，凹槽中设置有电阻丝，重熔固化管内壁沿长度方向设置有多个超声探伤器探头，超声探伤器探头和超声探伤器主机电连接；超声粉碎管中安装有多列超声波振子，超声波振子和超声波发生电源电连接。

进一步的，重熔固化管和超声粉碎管通过磁力固定。

进一步的，重熔固化管内壁安装有摄像头和多功能控制器，摄像头和超声探伤器探头均与多功能控制器连接，多功能控制器用于采集摄像头拍摄到的图像，并根据采集到的图像判断FRP筋中的环氧树脂是否达到破碎要求。

进一步的，多功能控制器与报警器连接。

进一步的，重熔固化管采用不锈钢波纹管。

进一步的，重熔固化管外的超声粉碎管长度相等。

一种基于上述的用于现场弯折FRP筋的装置的FRP筋弯折方法，包括以下步骤：

步骤1、将重熔固化管放入超声粉碎管中并固定，将FRP筋需要弯折的部分插入重熔固化管中；

步骤2、启动超声波振子，向FRP筋发射超声波，击碎FRP筋中的环氧树脂；当FRP筋中的环氧树脂的破碎率达标后，关闭超声波振子，并拆卸掉超声粉碎功能环；

步骤3、给电阻丝通电，使电阻丝加热步骤2破碎后的环氧树脂，直至环氧树脂完全融化，再将FRP筋弯折成需要的角度后，给电阻丝断电，等待环氧树脂固化；

步骤4：利用超声探伤器检测FRP筋有无缺陷和裂缝：若无任何缺陷和裂缝，将FRP筋从重熔固化管内拿出，得到弯折后的FRP筋；否则，重复步骤1至步骤4，直至弯折后的FRP筋无任何缺陷和裂缝。

进一步的，步骤3中，给电阻丝通电的同时启动超声探伤器，根据超声探伤器的波形图判断环氧树脂是否完全融化，当超声探伤器的波形图中各波峰之间的距离增大至稳定且3-5分钟之内不再变化时，说明环氧树脂完全融化。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明所述的装置，超声粉碎管中设置有用于对FRP筋的环氧树脂进行破碎的超声波的探头，重熔固化管中安装有用于融化环氧树脂的加热装置，两者共同作用，实现环氧树脂的破碎和融化，环氧树脂融化后即可对FRP筋进行任意角度的弯曲。

进一步的，多功能控制器与报警器连接，摄像头用于拍摄FRP筋的实时画面，并反馈至多功能控制器，通过多功能控制器判断环氧树脂的破碎是否达到要求，达到要求后通过报警器对工作人员进行提示，方便下一步工作的及时进行。

进一步的，重熔固化管采用不锈钢波纹管，FRP筋弯折成型后，能方便的将FRP筋从重熔固化管抽出。

进一步的，重熔固化管外的超声粉碎管长度相等整体性好。

本发明所述的方法，利用形成FRP筋的环氧树脂固化后不可弯曲，而纤维可以弯曲，且纤维的强度大于环氧树脂的强度，利用纤维和环氧树脂之间较大的强度差，通过超声波将FRP筋内部的环氧树脂破碎掉而不破坏纤维，然后环氧树脂重熔，再将FRP筋弯成需要的形状并固化，得到弯折成型的FRP筋。

本发明可以根据现场要求和临时需要对FRP筋进行弯折加工，不再完全依赖于工厂加工，减少了与工厂之间繁杂的工序，不仅极大地提高了施工效率，扩大了FRP筋的应用范围，更避免了工厂为生产不同形状规格的FRP筋而准备多种模具，节约了生产成本，减少了不必要的资源浪费。而且因地因时制宜，可以使FRP筋弯折后的形状更适合施工实况，提高了施工的精度。

进一步的，超声探伤器用于测量FRP筋内壁是否有缺陷或裂缝，来判断弯折成型后的FRP筋是否符合要求，以方便的选择出符合要求的FRP筋。

进一步的，步骤3中，根据超声探伤器的波形图判断环氧树脂是否完全融化，判断结果准确，且不用增加新的仪器，节约了成本。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

图2是本发明详图对应图；

图3是本发明总剖面示意图

图4是本发明外环剖面图；

图5是本发明内环竖向剖面图；

图6是本发明内环横向剖面图。

其中1-把手，2-超声波振子，3-电阻丝，4-多功能控制器，5-超声探伤器探头，6-摄像头，7-信号传输线，8-连接螺栓，100-FRP筋，200-重熔固化管，300-超声粉碎管。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，一种用于现场弯折FRP筋的装置，总体为双层长管圆环状，包括重熔固化管200和套设在重熔固化管200外的超声粉碎管300，重熔固化管200和超声粉碎管300环采用磁吸技术套在一起。超声粉碎管300由具有铁磁性的材料制成，或者在超声粉碎管300内壁镶嵌磁铁，重熔固化管200外壁分布有磁铁。

超声粉碎管300包括两个半圆柱形的超声粉碎管单体，两个超声粉碎管单体相对设置，两个半圆柱在一侧由销钉8铰接而成，另一侧焊接有外环锁扣1，能够自由锁紧打开并拆卸。

参照图2至图4，沿着超声粉碎功能环300全长分布有四列超声波振子2，超声波振子2的工作频率为28KHz，每一列超声波振子2连接一台装置外部的28KHz/4000W超声波发生电源，用于向超声粉碎功能环300内发出超声波振动，以破碎FRP筋的环氧树脂。

参照图2、图3、图4和图6，重熔固化管200采用整体不可拆卸的波纹管，能够自由弯曲和/或伸缩，沿着重熔固化管200内壁沿长度方向开设有条形凹槽，螺旋凹槽中设置有电阻丝3，电阻丝3为螺旋状，类似弹簧的形状，电阻丝3通电产生高温以加热重熔固化管200。

参照图2、图3和图5，重熔固化管200内壁沿周向上分别固定有带照明灯的耐热的摄像头6、多功能控制器4和超声探伤器探头5，超声探伤器探头5和超声探伤器主机连接，位于同一圆周的摄像头6、控制器4和超声探伤器通过信号传输线7连接成为一组监测组，并沿着熔固化环200每隔10cm距离有相同的监测组，各个组的控制器4通过电路连接在一起形成完整的监测系统。所有摄像头6的拍摄区域覆盖FRP筋100位于重熔固化管200中的区域，摄像头6在其自带的照明灯的辅助下拍摄FRP筋100表面的照片，超声探伤器采用USM Go AWS型，主机放在超声粉碎管300的外面，超声探伤器探头5装在重熔固化管200内壁上靠近FRP筋100的一侧，用于检测弯折成型后的FRP筋内部是否有缺陷和裂缝。

若所有的超声探伤器均未发现FRP筋内壁有缺陷和裂缝，则说明密实性达标，否则说明弯折成型后的FRP筋不符合要求。超声探伤器还用于通过检测FRP筋内部存在的固液体的状态来判重融和固化是否完成。多功能控制器4上连接报警器，并且多功能控制器4可以分别控制同一监测组中的摄像头6和超声探伤器的开关，并接收到摄像头6所拍摄到的图像并进行分析，当图像中单位面积内裂纹的数量和裂纹的面积均大于设定值时，认为粉碎完成，同一时刻，95％以上的图像符合此要求时破碎完成，此时控制器控制报警器发出提示音。设定值可以通过预先实验来确定，具体步骤如下：取一定数量相同的FRP筋进行试验，每组5根，每组FRP筋都用上述装置进行超声粉碎，不同组的粉碎时间设定不同，以30秒为间隔，即第一组30秒，第二组60秒，第三组90秒，以此类推。每粉碎完一组后，记录该组FRP筋表面单位面积内裂纹的数量和裂纹的面积，再将该组的5根FRP筋拆开，观察内部粉碎情况。若内部存在大于2mm直径的碎块，则认为粉碎程度不够，该组废弃，再进行下一组试验；若5根FRP筋内部均不存在大于2mm直径的碎块，则认为粉碎程度达标，摄像头6拍摄到的此组FRP筋表面的单位面积内裂纹的数量和裂纹的面积的平均值即为设定值。

优选的，重熔固化管200外的超声粉碎管300等长，长度为0.6m-1.0m。

重熔固化管200采用的不锈钢波纹管，耐高温800℃。

一种用于现场弯折FRP筋的方法，包括以下步骤：

步骤1、将重熔固化管200放入超声粉碎管300中，重熔固化管200放入超声粉碎管300在磁力的作用下相互吸引固定，将FRP筋100插入重熔固化管200中，并将需要弯折的部分移动至重熔固化管200中间。

步骤2、启动超声粉碎管300上的超声波振子2，向FRP筋100发出强度约为60Mpa的超声波，击碎FRP筋100中的环氧树脂；并同时开启所有的摄像头6，摄像头6持续拍摄FRP筋表面图像，并将图像传送至多功能控制器4进行分析：当FRP筋100表面的裂纹形状面积达到规定要求时说明环氧树脂的破碎率达标，此时控制器4控制报警器发出声音报警，然后手动关闭超声波振子2关闭和摄像头6，解开外环锁扣把手1，将超声粉碎功能环300拆卸下来。

步骤3、给重熔固化管200中的电阻丝3通电，使其发热，并开启所有超声探伤器，对FRP筋100进行实时监测，将FRP筋100内部的破碎的环氧树脂全部重新融化，观察超声探伤器5主机的显示的波形图，当超声探伤器的波形图中各波峰之间的距离增大至稳定且3-5分钟之内不再变化时，说明声波在其中传播速度达到最慢，内部不存在固体颗粒，则环氧树脂完全融化，再将FRP筋100弯折成需要的角度形状后，给电阻丝3断电，等待环氧树脂固化，同时开启超声探伤器，用超声探伤器实时监测环氧树脂的状态，观察超声探伤器主机的显示的波形图，当所有超声探伤器的波形图中各波峰之间的距离缩小至稳定且3-5分钟之内不再变化时，说明声波在其中传播速度达到最快，则环氧树脂完全固化。

步骤4：利用超声探伤器检测FRP筋100有无缺陷和裂缝：

若所有超声探伤器的检测结果为无任何缺陷和裂缝，则说明密实性达标，否则说明弯折成型后的FRP筋不符合要求，将FRP筋100从重熔固化管200内拿出，整个过程结束；

否则，说明制作弯折后的FRP筋不符合要求，重复步骤1至步骤4，重新进行破碎、重融、弯折和固化过程，直至弯折后的FRP筋密实性达标。

其中，步骤2中，也可以设定固定的时间，破碎设定的时间，以达到破碎的效果。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于现场弯折FRP筋的装置，其特征在于，包括重熔固化管(200)和超声粉碎管(300)，所述重熔固化管(200)内壁沿长度方向设置有多个凹槽，所述凹槽中设置有电阻丝(3)，所述重熔固化管(200)内壁沿长度方向设置有多个超声探伤器探头(5)，所述超声探伤器探头(5)和超声探伤器主机电连接；所述超声粉碎管(300)中安装有多列超声波振子(2)，所述超声波振子(2)和超声波发生电源电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于现场弯折FRP筋的装置，其特征在于，所述重熔固化管(200)和超声粉碎管(300)通过磁力固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于现场弯折FRP筋的装置，其特征在于，所述重熔固化管(200)内壁安装有摄像头(6)和多功能控制器(4)，所述摄像头(6)和超声探伤器探头(5)均与多功能控制器(4)连接，所述多功能控制器(4)用于采集摄像头(6)拍摄到的图像，并根据采集到的图像判断FRP筋(100)中的环氧树脂是否达到破碎要求。

4.一种基于权利要求3所述的用于现场弯折FRP筋的装置的FRP筋弯折方法，其特征在于，所述多功能控制器(4)与报警器连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于现场弯折FRP筋的装置，其特征在于，所述重熔固化管(200)采用不锈钢波纹管。

6.根据权利要求1所述的一种用于现场弯折FRP筋的装置，其特征在于，所述重熔固化管(200)外的超声粉碎管(300)长度相等。

7.一种基于权利要求1所述的用于现场弯折FRP筋的装置的FRP筋弯折方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将重熔固化管(200)放入超声粉碎管(300)中并固定，将FRP筋(100)需要弯折的部分插入重熔固化管(200)中；

步骤2、启动超声波振子(2)，向FRP筋(100)发射超声波，击碎FRP筋(100)中的环氧树脂；当FRP筋(100)中的环氧树脂的破碎率达标后，关闭超声波振子(2)，并拆卸掉超声粉碎功能环(300)；

步骤3、给电阻丝(3)通电，使电阻丝(3)加热步骤2破碎后的环氧树脂，直至环氧树脂完全融化，再将FRP筋(100)弯折成需要的角度后，给电阻丝(3)断电，等待环氧树脂固化；

步骤4：利用超声探伤器检测FRP筋有无缺陷和裂缝：若无任何缺陷和裂缝，将FRP筋从重熔固化管(200)内拿出，得到弯折后的FRP筋；否则，重复步骤1至步骤4，直至弯折后的FRP筋无任何缺陷和裂缝。

8.根据权利要求7所述的一种现场弯折FRP筋的弯折方法，其特征在于，所述步骤3中，给电阻丝(3)通电的同时启动超声探伤器(5)，根据超声探伤器(5)的波形图判断环氧树脂是否完全融化，当超声探伤器的波形图中各波峰之间的距离增大至稳定且3-5分钟之内不再变化时，说明环氧树脂完全融化。

Images