CN1962534A - 一种纤维增强树脂筋 - Google Patents

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霍超
汤惠工
何唯平
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Shenzhen Oceanpower Industrial Co Ltd
Ocean Power Corp
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029—Macromolecular compounds

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强树脂筋，该筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，其中碳纤维质量占增强体纤维总质量的10％～50％。本发明中筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，充分发挥了碳纤维拉伸强度高以及玄武岩纤维断裂伸长率高的优点，与玻璃纤维增强树脂筋相比，抗蜡强度可以达到它的1.3～1.7倍；与单纯的玄武岩纤维增强树脂筋相比，抗拉强度可以达到它的1.2～1.5倍左右，断裂伸长率也有一定的提高。在树脂中加入短纤维后，可以提高筋的抗剪切强度、抗压强度、抗弯强度。本发明的全螺纹、等螺距结构增大了筋和混凝土之间的握裹力；筋的杆体与螺纹是一体的，避免了螺纹结构与筋杆体剥离破坏的现象。由于本发明优异的力学性能以及防腐性，它可以用在混凝土结构中，部分地取代钢筋应用，可以达到很好的效果。

Description

一种纤维增强树脂筋
【技术领域】
本发明涉及建筑材料领域，尤其是纤维增强树脂筋领域。
【背景技术】
在混凝土建筑工程中，钢筋混凝土结构被广泛应用。这种结构充分利用了混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能，已经在建筑工程领域被长期广泛应用。但是随着时间的推移，该结构的缺点也日渐明显。由于种种原因，钢筋混凝土常常产生裂缝，当裂缝扩及到钢筋时，导致钢筋腐蚀。尤其在北方严寒地区、大量使用融冰盐的环境中以及滨海地区，这种现象更加明显。钢筋腐蚀生锈影响了钢筋混凝土结构的耐久性，导致结构的提前破坏。
在2002年7月出版的《第二届全国土木工程用纤维增强复合材料应用技术学术交流会论文集》中的第18至22页、第51至61页中的论文都提出用FRP筋(Fiber Reinforced PolymerRebar，纤维增强树脂筋)来取代钢筋，应用在工程领域。FRP材料不仅防腐蚀性好，而且抗拉强度高、抗疲劳性能优良且质量轻，已经在建筑工程领域逐渐得到应用。
但是目前使用的FRP筋，其制作方法一般是在FRP棒拉挤成型之后，再在其表面上缠绕一层纤维，然后再涂覆一层硅砂。用以上方法制成的FRP筋，其与混凝土的握裹力小，不能充分地发挥FRP筋抗拉强度大的优点。同时，由于FRP筋表面缠绕形成的螺纹和杆体不是一个整体，所以FRP筋混凝土结构的破坏往往是FRP筋本身与混凝土的剥离破坏或者是FRP筋所缠纤维与杆体的剥离导致的粘接滑移破坏，这也从一定角度上影响了FRP强度的发挥。再者，目前使用的FRP筋材料价格昂贵，抗拉强度却稍低(与其高昂的价格相比)。
玄武岩纤维为天然玄武岩在高温下熔融拉丝而成，工艺环保，并且具有良好的抗拉强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀等特性。由玄武岩纤维制成的纤维增强树脂筋，抗拉强度、抗压强度均高于同种类型的玻璃钢筋，并且耐温性和耐腐蚀性要远远高于玻璃钢筋。价格方面，玄武岩纤维只比玻璃纤维略高一点。玄武岩纤维的抗拉强度为2600Mpa～3200Mpa，弹性模量为90Gpa～110Gpa；玻璃纤维的抗拉强度为1500Mpa～2700Mpa，弹性模量为80Gpa～90Gpa。
碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热至1500℃所形成的纤维状碳材料，其碳含量为90％以上。它具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、低热膨胀等优良特性。碳纤维的抗拉强度为2800MPa～3800MPa，弹性模量为180Gpa～250Gpa。
【发明内容】
本发明提供了一种高抗拉强度、强握裹力的纤维增强树脂筋，同时该筋抗剪切强度、抗压强度、抗弯强度等性能优异。
一种纤维增强树脂筋，该筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，其中碳纤维质量占增强体纤维总质量的10％～50％。
另外，还可以在制备纤维增强树脂筋前，在其原料树脂中加入质量比为1％～10％、长度为2～6mm的芳纶、碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维等短切纤维做增强填料，可实现对树脂微观增强的效果。
上述纤维增强树脂筋表面具有全螺旋且等螺距的螺纹结构，螺纹在生产过程中挤压形成，是筋杆体整体的一部分。
本发明中筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，充分发挥了碳纤维拉伸强度高(碳纤维抗拉强度在2800MPa～3800MPa)以及玄武岩纤维断裂伸长率高(玄武岩纤维的断裂伸长率为2.2％，碳纤维的断裂伸长率为1.7％)的优点，与玻璃纤维增强树脂筋相比，抗蜡强度可以达到它的1.3～1.7倍；与单纯的玄武岩纤维增强树脂筋相比，抗拉强度可以达到它的1.2～1.5倍左右，断裂伸长率也有一定的提高。在树脂中加入短纤维后，可以提高筋的抗剪切强度、抗压强度、抗弯强度。本发明的全螺纹、等螺距结构增大了筋和混凝土之间的握裹力；筋的杆体与螺纹是一体的，避免了螺纹结构与筋杆体剥离破坏的现象。由于本发明优异的力学性能以及防腐性，它可以用在混凝土结构中，部分地取代钢筋应用，可以达到很好的效果。
【具体实施方式】
本发明的具体实施方式：
本发明筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，其中碳纤维质量占增强体总质量的10％～50％，经过一定的工艺处理制成，杆体上带有左旋或右旋的螺纹结构；螺纹在一次性生产过程中挤压形成，是筋杆体整体的一部分。生产过程中，在杆体预成型后，用压轮在出口处径向旋转，从而压制形成左旋或右旋的螺纹结构。
另外，还可以在生产过程中，在原料树脂中加入质量比为1％～10％、长度为2～6mm的芳纶、碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维等短切纤维做增强填料，充分搅拌均匀后，再按原生产工艺拉挤生产。由于所添加的高强度短切纤维，以及它在树脂里的混杂作用，在本发明中树脂被长纤维和短切纤维协同增强，使得本发明筋材的抗剪切强度、抗压与抗弯强度得到了很大的提高。

Claims (3)

1、一种纤维增强树脂筋，其特征是：该筋的增强体是由玄武岩纤维和碳纤维混合组成的，其中碳纤维质量占增强体纤维总质量的10％～50％。
2、根据权利要求1所述的纤维增强树脂筋，其特征是：制备纤维增强树脂筋前，在其原料树脂中加入质量比为1％～10％、长度为2～6mm的芳纶、碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维等短切纤维做增强填料。
3、根据权利要求1或2所述的纤维增强树脂筋，其特征是：上述纤维增强树脂筋表面具有全螺旋且等螺距的螺纹结构，螺纹在生产过程中挤压形成，是筋杆体整体的一部分。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

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