CN1321249C

CN1321249C - 一种复合材料螺纹筋及其制备方法

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Publication number: CN1321249C
Application number: CNB2004100736609A
Authority: CN
Inventors: 方敏; 邹宇知; 覃兆平
Original assignee: BEIJING RESEARCH DESIGN INST OF GRP PRODUCT
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: CN1587576A

Abstract

本发明公开了一种复合材料螺纹筋及其制备方法，属建筑材料领域。其目的是提供一种粘结锚固性能好，质量轻，能替代钢筋使用的的复合材料螺纹筋及其制备方法。其技术方案为：一种复合材料螺纹筋，由30～40∶60～70的聚酯胶液与玻璃纤维混合拉挤成型。利用依次由套有玻璃纤维的纱架、盛有酯胶液的浸胶槽、预成型工装与缠绕工装组合的成型装置，将玻璃纤维引出，经过浸胶、预成型工装拉挤成集束；在集束表面缠绕纤维、经高温固化后再将纤维与集束剥离，形成表面具有规则螺纹状的成品。其成品由整体成型，工序省，效率高，其抗拉强度、锚固力均能满足钢筋混凝土的使用要求，在腐蚀严重的环境中，其使用寿命是钢筋的三倍以上，易于推广应用。

Description

一种复合材料螺纹筋及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种土木工程中常用的螺纹筋，特别是一种能够取代钢筋使用的复合材料螺纹筋，属建筑工程材料领域。

技术背景

螺纹筋是土木工程中常用的增强材料，主要用于支架，脚手架的加固及钢筋混凝土加强材料。传统的钢筋由于自重大，耗费人力物力，又不耐腐蚀，尤其是在气候寒冷地区以及沿海地区的钢筋混凝土结构易受盐蚀危害，为此国内已研制出用复合材料制备的螺纹筋来替代钢筋。目前已有的复合材料螺纹筋成型工艺大致有两类，拉挤一模压型和拉挤一缠绕型，基本上都是利用在成型的拉挤棒上进行后加工而形成螺纹的方式加工螺纹筋，该螺纹筋可以提高其与混凝土的粘结锚固性能，并且能够改善材料的脆断性。但是，采用上述两种工艺加工的螺纹筋是经过后加工工序处理的，即在成型的拉挤棒上再进行螺纹筋的加工，拉挤棒与其后加工部分形成一加工界面，在实际施工中，该界面在很大程度上仍然影响该螺纹筋的粘接锚固性能，不能达到其钢筋混凝土的施工要求，同时又因其工序复杂，无法实施推广。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种质量轻，粘结锚固性能好的复合材料螺纹筋及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种复合材料螺纹筋，由聚酯胶液和玻璃纤维混合拉挤而成，所述聚酯胶液与所述玻璃纤维的重量份数比为30～40∶60～70。

所述聚酯胶液基本上由聚酯、脱模剂、过氧化甲乙酮组成，其重量份数配比为：聚酯100份，脱膜剂0.4～0.8份，过氧化甲乙酮1.8～2.2份。

所述聚酯为间苯型树脂，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。

为实现上述目的，本发明同时提供了一种复合材料螺纹筋的制备方法，其特点为：它包括如下操作步骤：

1)浸渍纤维，将所述玻璃纤维浸入所述聚酯胶液中完全浸透，其聚酯胶液的使用温度为15-35℃，浸渍时间为20-30秒；

2)将步骤1)浸渍聚酯胶液的玻璃纤维，在牵引作用下，经过预成型模板上的过纱孔拉挤成型为集束，所述拉挤速度为0.2-0.4米/分；

3)在步骤2)成型的集束表面纵向缠绕一层增强纤维，所述增强纤维套设于一缠绕装置上，其增强纤维的缠绕角度与所述缠绕速度成正比；

4)将步骤3)带有缠绕纤维的集束，引入一模具内高温固化，其固化温度为125～175℃，所述集束与其缠绕纤维固化成型为一体；

5)经步骤4)固化出模的集束通过一带收卷轴的解缠装置解缠，将其集束上的缠绕纤维与该集束表面剥离，所述缠绕纤维经解缠装置上的收卷轴收卷，在集束表面形成具有规则螺纹状的成品。

上述步骤2)所述的预成型模板至少为2块，由前至后依次设置为一多孔过纱模板与一单孔过纱模板，多孔过纱模板的中心孔与单孔过纱模板的中心孔相对定位设置。

上述步骤3)所述的增强纤维为玻璃纤维或金属纤维，其金属纤维为铁丝或铜线。

上述步骤3)所述的模具内腔长度为1-1.5m。

上述步骤3)所述的缠绕装置与步骤5)所述的解缠装置上分别安装有驱动电机，两台驱动电机同速反相设置，其电机转速为300-400转/分。

本发明的制备方法是利用一依次由纱架、浸胶槽、预成型工装、缠绕工装与带有驱动电机的牵引装置组合而成的成型拉挤设备，由牵引装置牵引纱架上摆放的玻璃纤维，经浸胶后进入预成型工装拉挤成集束，集束再经缠绕工装的复合材料螺纹筋，其聚酯胶液的使用温度为15-35℃；

上述的制备方法中，缠绕角度可通过拉挤速度与缠绕速度来调整，可按照螺纹筋的使用及性能要求设计其产品的螺纹角度的大小。

采用本发明技术方案制备的复合材料螺纹筋，具有如下有益效果：

本发明采用了整体预成型工装，将模具、预成型模板中心准确定位，由模具、预成型模板位置为准，调节缠绕装置及解缠装置的安装位置，控制其玻璃纤维的拉挤速度与缠绕速度调整缠绕角度，制备出的产品，其螺纹由整体成型，免去了后加工工序，生产效率高，产品质量稳定，同时还具有较强的抗拉强度，锚固力大，重量轻的优点；在腐蚀严重的环境中，耐蚀能力超过金属螺纹筋，并可完全替代钢筋在建筑施工中使用；本发明的复合材料螺纹筋与金属螺纹筋相比，其使用寿命可超过三倍。

附图说明

图1为本发明螺纹筋成型的工艺流程示意图

图2为本发明螺纹筋产品的外观示意图

具体实施方式

实施例一：

利用一安装于台架上的成型拉挤设备制备复合材料螺纹筋。如图1所示，该成型拉挤设备包括依次设置的纱架、浸胶槽2、预成型工装、缠绕工装与电机驱动的牵引装置，纱架与牵引装置分设于该拉挤成型设备的两端。纱架至少安装有二个，纱架1与纱架1’，为了避免纱束不打结，每个纱架上安装有若干个导线环；浸胶槽2设置于纱架1、1’与预成型工装之间；预成型工装至少设有二个预成型模板，与浸胶槽2相邻的预成型模板为多孔过纱模板3，与缠绕工装相邻的预成型模板为单孔过纱模板4，多孔过纱模板3上的过纱孔由多个直径相同的孔以其板中心为准，以圆周的形式规则排列；多孔过纱模板3的中心孔与单孔过纱模板4的中心孔相对定位设置；缠绕工装由一入口集束板5、模具6与出口集束板7组成，入口集束板5、模具6与出口集束板7的中心准确定位，以预成型工装的中心位置为准；在入口集束板5的上侧与出口集束板7的上侧分别设置有缠绕装置51与解缠装置71，缠绕装置51与解缠装置71分别设有电机驱动装置，两台电机同速反相设置；牵引装置一般为履带结构，在其自带的电机驱动下连续转动，开机时，先将玻璃纤维纱线头引入履带内，通过上下履带的夹持使玻璃纤维从纱架上不断被牵引出来；玻璃纤维在牵引作用下，再依次经浸胶槽2、预成型工装、缠绕工装成型为本发明所述的复合材料螺纹筋8后，经履带的夹持将成品引出。

其操作步骤如下：选用团状的无碱玻璃纤维摆放于所述纱架1和纱架1’上，每个纱架上可以摆放50-100个无碱玻璃纤维团，在牵引作用下，多根无碱玻璃纤维分别由纱架1和纱架1’上设置的多个导线环牵引出，再经过盛有聚酯胶液的浸胶槽2浸渍，该聚酯胶液由以下重量份数的物质组成，其中聚酯100份、过氧化甲乙酮1.8份、脱膜剂0.4份，浸渍的无碱玻璃纤维总量与聚酯胶液的配比为40∶60。

在本实施例中，无碱玻璃纤维用量为280团，分别摆放于两个纱架1、1’上，每团抻出1根头，经由纱架1和纱架1’上设置的多个导线环牵引出；经过聚酯胶液浸渍，聚酯胶液的温度设定为35℃；浸渍时间不宜太长，保持在25秒左右，也不易太短，时间长短将会影响玻璃纤维的强度，聚酯胶液将无碱玻璃纤维完全浸透。

上述的聚酯选用间苯型树脂，其产品型号为HETROM99P，该间苯型树脂为南京帝斯曼树脂有限公司生产，牌号为A-410。

浸渍后的无碱玻璃纤维经过多孔过纱模板3与单孔过纱模板4拉挤成型为集束，其拉挤速度为0.2-0.4米/分；将拉挤成型的集束经缠绕工装的入口集束板5引入，其上侧安装有一缠绕装置51，缠绕装置51上套设有增强纤维，通过一电机驱动缠绕装置51将增强纤维缠绕在从入口集束板5引入的集束表面，电机转速为300转/分；增强纤维可以选用金属纤维或玻璃纤维，金属纤维可以选用铁丝或铜线；本实施例选用玻璃纤维缠绕，在牵引作用下，经过玻璃纤维缠绕的集束进入模具6内高温固化，固化温度为145℃，模具6的内腔长度为1m；将集束纤维与缠绕纤维固化为一体成其为缠绕集束；固化后的缠绕集束经出口集束板7引出，出口集束板7上安装有解缠装置71，该解缠装置71连接有一与缠绕装置51的驱动电机反相设置的电机，该电机转速与缠绕装置51的驱动电机转速相同，为300转/分。将集束表面的缠绕纤维经解缠装置71收卷，使其缠绕纤维与集束剥离，形成表面规则的螺纹状的复合材料螺纹筋8，如图2所示。

最后根据用户要求，将复合材料螺纹筋8切割成所要求的尺寸，复合材料螺纹筋8的切割可以为定长切割，定长切割可取任意点进行切割，采用由微电脑计数控制的定长切割装置，该装置作为附属装置，安装在复合材料螺纹筋的拉挤成型处；微电脑计数控制装置还可以分别对预成型模板的拉挤速度与缠绕工装的缠绕速度进行调整，还可随时调整增强纤维的缠绕角度，根据客户需要确定螺纹角度的大小。

实施例二：

如图1所示，该成型工装与实施例一相同，其不同点在于：浸胶槽2内装有聚酯胶液配比不同，该聚酯胶液由聚酯100份、过氧化甲乙酮2.2份、脱膜剂0.8份，浸渍的无碱玻璃纤维总量与聚酯胶液的配比为30∶70(以上为重量份数)。

在浸胶槽2中的聚酯胶液中浸渍，浸渍时间保持在30秒，其中的聚酯胶液的温度一般设定为25℃。

上述的聚酯选用间苯型树脂，其产品型号为AROPOL2036，该间苯型树脂为南京帝斯曼树脂有限公司生产，牌号为A-410。

浸渍后的无碱玻璃纤维，其成型与缠绕工艺同实施例一；不同点在于：模具内腔长度为1.5m，该缠绕装置51上的驱动电机转速为400转/分；模具6的固化温度为175℃；解缠装置71上的驱动电机与缠绕装置51上安装的驱动电机转向为相反设置。

经固化后的集束成型为复合材料螺纹筋8以及复合材料螺纹筋8的切割方法均与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三：

如图1所示，该成型工艺装备与实施例一相同，其不同点在于：浸胶槽2内装有聚酯胶液配比不同，该聚酯胶液由聚酯100份、过氧化甲乙酮2.0份、脱膜剂0.6份，浸渍的无碱玻璃纤维总量与聚酯胶液的配比为35∶65(以上为重量份数)。

在浸胶槽2中的聚酯胶液中浸渍，浸渍时间保持在20秒，其中的聚酯胶液的温度一般设定为15℃。

上述的聚酯选用间苯型树脂，其产品型号为AROPOL7422，该间苯型树脂为南京帝斯曼树脂有限公司生产，牌号为A-410。

浸渍后的无碱玻璃纤维玻璃纤维，其成型与缠绕工艺同实施例一；不同点在于：模具内腔长度为1.2m，该缠绕装置51上的驱动电机转速为350转/分；模具6的固化温度为125℃；解缠装置71与缠绕装置51上设的驱动电机的转速相同，其转向相反。

Claims

1.一种复合材料螺纹筋，由聚酯胶液和玻璃纤维混合拉挤而成，所述聚酯胶液与所述玻璃纤维的重量份数比为30～40∶60～70。

2.根据权利要求1所述的复合材料螺纹筋，其特征在于：所述聚酯胶液由聚酯、脱模剂、过氧化甲乙酮组成，其重量份数配比为：聚酯100份，脱膜剂0.4～0.8份，过氧化甲乙酮1.8～2.2份。

3.根据权利要求2所述的复合材料螺纹筋，其特征在于：所述聚酯为间苯型树脂。

4.根据权利要求1所述的复合材料螺纹筋，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。

5.一种权利要求1-4任一项所述复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：

3)在步骤2)成型的集束表面纵向缠绕一层增强纤维，所述增强纤维套设于一缠绕装置上，其增强纤维的缠绕角度与所述拉挤速度成正比；

4)将步骤3)带有缠绕纤维的集束，引入一模具内高温固化，其固化温度为125～175℃，所述集束与其缠绕纤维固化成型为一体的缠绕集束；

5)经步骤4)固化出模的缠绕集束通过一带收卷轴的解缠装置解缠，将其缠绕集束上的缠绕纤维与该集束表面剥离，所述缠绕纤维经收卷轴收卷，在集束表面形成具有规则螺纹状的成品。

6.根据权利要求5所述的复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的预成型模板至少为2块，由前至后依次设置为一多孔过纱模板与一单孔过纱模板，所述多孔过纱模板的中心孔与所述单孔过纱模板的中心孔相对定位设置。

7.根据权利要求5所述的复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的增强纤维为玻璃纤维或金属纤维；所述的模具内腔长度为1-1.5m。

8.根据权利要求7所述的复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：所述的金属纤维为铁丝或铜线。

9.根据权利要求5所述的复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的缠绕装置与步骤5)所述的解缠装置上分别安装有同速反相设置的驱动电机。

10.根据权利要求9所述的复合材料螺纹筋的制备方法，其特征在于：所述电机转速为300-400转/分。