CN115464905A - 一种提高frp筋抗剪强度的编织方法 - Google Patents

一种提高frp筋抗剪强度的编织方法 Download PDF

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王雷
吴怡林
陈冬梅
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Abstract

本发明公开了一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，以玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维为原料，其特点是，包括送纱、织网、浸胶、集束预成型、缠绕纤维网、缠绕螺纹、成型、冷却固化、牵引切割步骤；在传统的FRP筋制备工艺前加了纤维预编织的步骤，通过增加预编织和缠绕包覆即可实现；网状纤维与束状纤维结构不同，提高了FRP筋内纤维沿环向的空间布局，一定程度上提高FRP筋材的各向同性，避免束状纤维在同一截面处发生全断面剪切破坏，提高了FRP筋的抗剪切力学性能、耐久性和强度等性能；适用范围广，对于不同类型、不同尺寸的FRP筋均可使用。

Description

一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法
技术领域
本发明涉及纤维复合材料FRP筋制备技术领域，具体一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法。
技术背景
钢筋混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的结构形式之一；虽然混凝土内部的碱性环境能够给钢筋提供保护，但并不足以使钢筋免受锈蚀；FRP筋是由多股连续纤维（如玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维等）通过树脂基体材料（如聚酰胺树脂，聚乙烯树脂，环氧树脂等）进行胶合后，经特质的模具挤压并拉拔成型的；由于其具有质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀性强、材料结合力强、透磁波性能强等优点，能提高混凝土结构的耐久性，具有良好的经济和社会效益。
目前，FRP筋的制作多采用拉挤缠绕工艺生产，包括送纱、浸胶、成型、缠绕螺纹和加热硬化等过程，可以稳定的制造连续长度的FRP筋，保持恒定且连续的横截面；此方法的缺点在于成型之后的FRP筋受剪力作用时，束状纤维被剪断，导致FRP筋相比钢筋抗剪强度偏低，无法满足较高的使用要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术存在的问题，而提供一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法。
本发明提供的技术方案是，一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，以玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维为原料，其特殊之处在于，包括以下步骤：
a送纱，将纤维束从纱架中引出；
b织网，将部分引出的纤维束编织成网，形成二维纤维布；
c浸胶，将二维纤维布和纤维束分别匀速通过浸胶槽，使其充分浸润；
d集束预成型，浸胶过后的纤维束进入预成型模具中通过挤拉，初步集束成型，形成FRP筋的形状，并进行初步的成型固化，形成束状纤维；
e缠绕纤维网，将浸完胶的二维纤维布缠绕在集束成型的FRP筋表面，缠绕不同圈数；
f缠绕螺纹，在缠绕过二维纤维布的FRP筋表面均匀间隔缠绕纤维，通过纤维挤压形成螺纹；
g成型，将表面缠绕二维纤维布的FRP筋牵引进入成型模具中，材料挤拉成为最终的形状，并加热使其充分固化；
h冷却固化，将FRP筋冷却固化；
i牵引切割，采用切割器切断，制得成品。
进一步地，所述b步骤的将部分引出的纤维束编织成网可以用现场机械编制法在纤维束外编织高密度高紧固性二维网。
进一步地，所述e步骤的将浸完胶的二维纤维布缠绕在集束成型FRP筋表面的缠绕方式为平行或垂直于束状FRP筋。
进一步地，所述e步骤的二维纤维布的缠绕压力为40～200MPa。
本发明的有益效果：
1、在传统的FRP筋制备工艺前加了纤维预编织的步骤，通过在原有的自动化生产线中增加预编织和缠绕包覆即可实现；
2、二维纤维布与束状纤维结构不同，提高了FRP筋内纤维沿环向的空间布局，一定程度上提高FRP筋材的各向同性，提高FRP筋的抗剪强度，避免束状纤维在同一截面处发生全断面剪切破坏；
3、提高了FRP筋的抗剪切力学性能；
4、提高了FRP筋的耐久性和强度等性能；
5、适用范围广，对于不同类型、不同尺寸的FRP筋均可使用。
附图说明
图1是本发明的纤维编织结构示意图；
图2 是本发明的纤维纱横向包裹示意图；
图3 是本发明的纤维纱纵向包裹示意图。
其中：1 束状纤维，2二维纤维布。
具体实施方式
为了更好地理解与实施，下面结合附图详细说明本发明。
如图1、2、3所示， 一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，以玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维为原料，包括以下步骤：
第一步，送纱，将安装在纱架上的纤维束从纱筒上引出并均匀整齐排布；
第二步，织网，将部分引出的纤维束利用编制机编织成网，也可用现场机械编制法在纤维束外编织高密度高紧固性二维网，形成二维纤维布2，用作之后FRP筋的表面缠绕，增强FRP筋的耐久度和强度等性能；
第三步，浸胶，将网状纤维纱2和纤维束分别匀速通过浸胶槽，使其充分浸润，将材料牵引通过树脂胶槽，均匀浸上配置好的树脂胶；
第四步，集束预成型，将浸胶过后的纤维束穿过预成型装置，经预成型装置将预浸好的增强材料逐步过度成为型材的形状同时挤出多余的树脂，通过挤拉，初步集束成型，形成FRP筋的形状，并进行初步的成型固化，形成束状纤维1；
第五步，缠绕纤维网，将浸完胶的二维纤维布2缠绕在集束成型的FRP筋表面，缠绕不同圈数，缠绕方式有多种，不局限于平行或垂直于束状FRP筋的缠绕方式，二维纤维布2缠绕压力为40～200MPa；一方面可以增强FRP筋的抗剪切强度，另一方面可以提高FRP筋的耐久性和与其他介质之间的粘结强度；
第六步，缠绕螺纹，通过旋转轮在缠绕过二维纤维布2的FRP筋表面按一定间距和斜率缠绕纤维，并通过拉力对FRP筋表面施加挤压力，两条纤维丝之间的FRP筋在挤压力作用下隆起， 在FRP筋表面形成一定高度的螺纹；
第七步，成型，将表面缠绕二维纤维布2的FRP筋牵引进入成型模具中，材料通过挤拉成为最终的形状，并加热使其充分固化；
第八步，冷却固化，将成型后的FRP筋在室温下冷却固化或浸水冷却固化；
第九步，牵引切割，根据需求采用切割器切断，制得成品。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，以玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维为原料，其特征在于，包括以下步骤：
a送纱，将纤维束从纱架中引出；
b织网，将部分引出的纤维束编织成网，形成二维纤维布；
c浸胶，将二维纤维布和纤维束分别匀速通过浸胶槽，使其充分浸润；
d集束预成型，浸胶过后的纤维束进入预成型模具中通过挤拉，初步集束成型，形成FRP筋的形状，并进行初步的成型固化，形成束状纤维；
e缠绕纤维网，将浸完胶的二维纤维布缠绕在集束成型的FRP筋表面，缠绕不同圈数；
f缠绕螺纹，在缠绕过二维纤维布的FRP筋表面均匀间隔缠绕纤维，通过纤维挤压形成螺纹；
g成型，将表面缠绕二维纤维布的FRP筋牵引进入成型模具中，材料挤拉成为最终的形状，并加热使其充分固化；
h冷却固化，将FRP筋冷却固化；
i牵引切割，采用切割器切断，制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，其特征在于，所述b步骤的将部分引出的纤维束编织成网可以用现场机械编制法在纤维束外编织高密度高紧固性二维网。
3.根据权利要求1所述的一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，其特征在于，所述e步骤的将浸完胶的二维纤维布缠绕在集束成型FRP筋表面的缠绕方式为平行或垂直于束状FRP筋。
4.根据权利要求1所述的一种提高FRP筋抗剪强度的编织方法，其特征在于，所述e步骤的二维纤维布的缠绕压力为40～200MPa。
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CN116160702A (zh) * 2023-02-02 2023-05-26 浙江理工大学 一种连续二维编制网管cgfrp混杂筋及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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