CN203600603U - 结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，包括纱架、导纱棍、胶槽、浸胶辊、挤胶辊、集束装置、缠绕装置、移动平台和用于带动移动平台做直线运动的调速电机；该装置通过将纤维均匀地缠绕在光圆筋上面，并使用砂粒装置对缠有纤维的光圆筋进行表面喷覆砂粒处理，进一步增大缠有纤维光圆筋表面的粗糙度，增加光圆筋与混凝土间的粘结力，从而保证该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋能够和混凝土达到良好的相容性。在保留了纤维增强复合材料光圆筋的抗拉强度前提下提高了与混凝土的粘结性同时提高了光圆筋的横向强度、径向抗破坏能力、径向耐压性能、弯曲等力学性能。

Description

结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置

技术领域

   本实用新型涉及一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置。

背景技术

    纤维增强复合材料筋材是以纤维为增强材料、树脂体系为基体，经过一系列工艺流程复合而成的高性能新型筋材，其外形主要有光圆、螺纹、多股绞合状。具有高强、轻质、耐腐蚀、抗疲劳、蠕变小等特点，能够克服钢材在混凝土结构中由于锈蚀、碳化而引起的结构耐久性和抗疲劳性差等缺陷，是传统钢材的理想替代材料。

    随着我国经济和社会的发展， 人口向城市集中，城市土地资源稀缺，（超）高层建筑大量发展。建筑高度的增加亦伴随着重量的增加，竖向荷载85%以上是建筑物自重，巨大的重量也意味着巨大尺寸的结构体与巨大的造价，因而减轻建筑自重意义重大。采用轻质高强的新型建筑材料作为承重及围墙、隔断墙结构和构件是非常有效的途径之一。目前，用于土木工程的FRP主要采用长纤维增强为主，主要的产品形式有：片材，即纤维布和板、筋材和索材、网格材和格栅、拉挤型材、模压型材等。

就FRP筋材而言，有待解决的主要问题是其与混凝土的粘结性能劣于传统钢材，目前一般采用对FRP筋材进行表面处理的方法解决这一问题。通常采用的方法有：1）表面制成螺纹；2）编织成辫子、制成绳索；3）将光圆筋表面进行打磨处理；4）在筋材表面覆以料状物，如喷覆砂粒；5）用机械方法直接对光圆FRP筋材进行变形加工，例如用车床加工成表面凹凸。

但是上述处理方法存在以下问题：与螺纹、多股绞合状筋、绳索状筋相比光圆筋纤维未发生弯曲变形能充分发挥纤维的抗拉强度，筋材的抗拉强度高，但表面光滑与混凝土粘结性差，影响的筋材力学性能发挥；单纯打磨处理后的光圆筋对与混凝土粘结性增加程度小；材机械加工后虽然表面形成了凹凸增加与混凝土的粘结性，但纵向纤维被切断筋材的抗拉度大大下降。

    上述问题是在纤维增强复合材料光圆筋表面处理过程中应当予以考虑并解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置解决现有技术中存在的与螺纹、多股绞合状筋、绳索状筋相比光圆筋纤维未发生弯曲变形能充分发挥纤维的抗拉强度，筋材的抗拉强度高，但表面光滑与混凝土粘结性差，影响的筋材力学性能发挥；单纯打磨处理后的光圆筋对与混凝土粘结性增加程度小；材机械加工后虽然表面形成了凹凸增加与混凝土的粘结性，但纵向纤维被切断筋材的抗拉度大大下降等问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，包括纱架、导纱棍、胶槽、浸胶辊、挤胶辊、集束装置、缠绕装置、移动平台和用于带动移动平台做直线运动的调速电机，所述缠绕装置包括限位缠绕装置、用于转动光圆筋的旋转装置、用于对缠有纤维的的光圆筋进行表面喷覆砂粒处理的喷沙装置，所述纱架、胶槽、导纱辊、浸胶辊、挤胶辊、集束装置、限位缠绕装置均设于所述移动平台上，所述导纱辊设于所述胶槽的前端，所述浸胶辊设于所述胶槽内，所述挤胶辊设于所述胶槽的末端。

优选地，所述集束装置固定在所述胶槽上，所述胶槽设有用于阻止胶槽移动的制动装置。

优选地，还包括控制器，所述控制器设有用于调节移动平台的移动速度的调速按钮一、用于调节旋转装置的转动速度的调速按钮二、电箱门按钮、运行按钮、电源开关和停止按钮。

优选地，所述纱架牵出纤维，经过导纱辊纤维进入胶槽中，在浸胶辊的作用下，树脂将纤维浸透，挤胶辊将纤维上多余的胶液挤出，浸胶后的纤维通过集束装置到达限位缠绕装置，通过移动平台和旋转装置使纤维均匀缠绕在光圆筋上，通过喷沙装置在光圆筋表面喷覆石英沙粒，经固化成型后，制备得到所需光圆筋。

优选地，所述石英砂的粒径为0.5~2mm。

优选地，所述移动平台通过调速电机将纤维以不大于光圆筋直径的螺距均匀地缠绕在光圆筋上。

本实用新型一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，通过结构的改变,满足在光圆上表面进行处理，将浸胶后的纤维束缠绕到光圆筋上，同时沾上石英沙粒，经固化成型，制备出复合材料筋材的生产成型工艺要求。此设备结构简单、操作方便、缠绕性能好，处理后的光圆筋表面增加了凸起增加的光圆筋与混凝土的粘结性，表面喷覆砂粒后进一步增加光圆筋表面粗糙度进一步提高了与混凝土的粘结性，此处理保留了光圆筋的抗拉强度，同时增加了光圆筋的横向强度与刚度。

该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置中，导纱辊位于胶槽前端，保证纱架上面的纤维能够整齐地进入胶槽中；浸胶辊位于胶槽内部，其主要作用是保证纤维能够完全被树脂浸透；挤胶辊位于胶槽的末端，作用在于挤出浸胶后的纤维中多余的胶液，保证纤维中的含胶量恒定；纤维通过挤胶辊后，进入集束装置，集束装置也是固定在胶槽上面；限位缠绕装置靠近光圆筋设置。

纤维从纱架牵出之后，经过导纱辊进入胶槽中，在浸胶辊的作用下，树脂将纤维完全浸透，挤胶辊将纤维上多余的胶液挤出，控制其胶液含量。浸胶后的纤维通过集束装置到达限位缠绕装置，保证纤维能够精确地缠绕在光圆筋上。浸胶后的纤维通过限位缠绕装置后，缠绕在光圆筋上面。同时缠绕装置中的旋转装置通过内部的电机带动光圆筋做旋转运动，移动平台通过调速电机做直线运行，调速电机通过调速保证纤维保持一定的螺距均匀地缠绕在光圆筋上面。当浸胶后的纤维完成缠绕在光圆筋上之后，移动平台自动停止，即完成了纤维的缠绕。螺纹的间距由移动平台和旋转装置控制；挤胶辊和集束装置给纤维提供一定的张力，使得缠绕在光圆筋上面的纤维表面粗糙。

浸胶纤维完成缠绕在光圆筋上面之后，砂粒装置对缠有纤维的的光圆筋进行表面喷覆砂粒处理，进一步增大缠有纤维光圆筋表面的粗糙度，增加光圆筋与混凝土间的粘结力，从而保证该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋能够和混凝土达到良好的相容性。所缠绕的纤维的纱含量，螺纹的深度以及宽度可以随意调节。该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，通过结构的改变，在保留了纤维增强复合材料光圆筋的抗拉强度前提下提高了与混凝土的粘结性同时提高了光圆筋的横向强度、径向抗破坏能力、径向耐压性能、弯曲等力学性能。设备结构简单、操作方便、缠绕性能好、实用性强、投入成本低。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，移动平台通过调速电机做直线运行，调速电机通过调速保证纤维保持一定的螺距均匀地缠绕在光圆筋上面，浸胶纤维完成缠绕在光圆筋上面之后，砂粒装置对缠有纤维的的光圆筋进行表面喷覆砂粒处理，进一步增大缠有纤维光圆筋表面的粗糙度，增加光圆筋与混凝土间的粘结力，从而保证该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋能够和混凝土达到良好的相容性。该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，在保留了纤维增强复合材料光圆筋的抗拉强度前提下提高了与混凝土的粘结性同时提高了光圆筋的横向强度、径向抗破坏能力、径向耐压性能、弯曲等力学性能。设备结构简单、操作方便、缠绕性能好、实用性强、投入成本低。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是本实用新型实施例的另一立体结构示意图；

其中：1-纱架，2-导纱辊，3-浸胶辊，4-挤胶辊，5-集束装置，6-限位缠绕装置，7-喷沙装置，8-光圆筋，9-旋转装置，10-移动平台，11-胶槽，12-调速电机，13-制动装置，14-调速按钮一，15-调速按钮二，16-电箱门按钮，17-运行按钮，18-电源开关，19-停止按钮。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，包括纱架1、导纱棍、胶槽11、浸胶辊3、挤胶辊4、集束装置5、缠绕装置、移动平台10和用于带动移动平台10做直线运动的调速电机12，所述缠绕装置包括限位缠绕装置6、用于转动光圆筋8的旋转装置9、用于对缠有纤维的的光圆筋8进行表面喷覆砂粒处理的喷沙装置7，所述纱架1、胶槽11、导纱辊2、浸胶辊3、挤胶辊4、集束装置5、限位缠绕装置6均设于所述移动平台10上，所述导纱辊2设于所述胶槽11的前端，所述浸胶辊3设于所述胶槽11内，所述挤胶辊4设于所述胶槽11的末端。所述集束装置5固定在所述胶槽11上，所述胶槽11设有用于阻止胶槽11移动的制动装置13。还包括控制器，所述控制器设有用于调节移动平台10的移动速度的调速按钮一14、用于调节旋转装置9的转动速度的调速按钮二15、电箱门按钮16、运行按钮17、电源开关18和停止按钮19。

所述纱架1牵出纤维，经过导纱辊2纤维进入胶槽11中，在浸胶辊3的作用下，树脂将纤维浸透，挤胶辊4将纤维上多余的胶液挤出，浸胶后的纤维通过集束装置5到达限位缠绕装置6，通过移动平台10和旋转装置9使纤维均匀缠绕在光圆筋8上，通过喷沙装置7在光圆筋8表面喷覆石英沙粒，经固化成型后，制备得到所需光圆筋8。所述石英砂的粒径为0.5~2mm。所述移动平台10通过调速电机12将纤维以不大于光圆筋直径的螺距螺距均匀地缠绕在光圆筋8上。

    如图4所示，打开电源开关18，根据光圆筋8的直径，通过调速按钮一14和调速按钮二15设定移动平台10的运行速度和旋转装置9的旋转速度，它们的速度差即决定了纤维在缠绕在光圆筋8上时，保持一定的螺距；之后按运行按钮17，纤维开始缠绕在光圆筋8 上。在缠绕完成之时，制动装置13会自动跳闸，阻止胶槽11那部分继续向前运行，纤维停止缠绕在光圆筋8上；之后将制动装置13拨上去，将移动部分恢复到原位；最后将筋材放入烘箱中固化，使树脂彻底固化，即完成了整个纤维筋的制备过程。所述光圆筋8为常见拉挤成型的棒状型材, 旋转装置9由电机带动。

本实施例一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，通过结构的改变,满足在光圆上表面进行处理，将浸胶后的纤维束缠绕到光圆筋8上，同时沾上石英沙粒，经固化成型，制备出复合材料筋材的生产成型工艺要求。此设备结构简单、操作方便、缠绕性能好，处理后的光圆筋8表面增加了凸起增加的光圆筋8与混凝土的粘结性，表面喷覆砂粒后进一步增加光圆筋8表面粗糙度进一步提高了与混凝土的粘结性，此处理保留了光圆筋8的抗拉强度，同时增加了光圆筋8的横向强度与刚度。

该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置中，导纱辊2位于胶槽11前端，保证纱架1上面的纤维能够整齐地进入胶槽11中；浸胶辊3位于胶槽11内部，其主要作用是保证纤维能够完全被树脂浸透；挤胶辊4位于胶槽11的末端，作用在于挤出浸胶后的纤维中多余的胶液，保证纤维中的含胶量恒定；纤维通过挤胶辊4后，进入集束装置5，集束装置5也是固定在胶槽11上面；限位缠绕装置6靠近光圆筋8设置。

纤维从纱架1牵出之后，经过导纱辊2进入胶槽11中，在浸胶辊3的作用下，树脂将纤维完全浸透，挤胶辊4将纤维上多余的胶液挤出，控制其胶液含量。浸胶后的纤维通过集束装置5到达限位缠绕装置6，保证纤维能够精确地缠绕在光圆筋8上。浸胶后的纤维通过限位缠绕装置6后，缠绕在光圆筋8上面。同时缠绕装置中的旋转装置9通过内部的电机带动光圆筋8做旋转运动，移动平台10通过调速电机12做直线运行，调速电机12通过调速保证纤维保持一定的螺距均匀地缠绕在光圆筋8上面。当浸胶后的纤维完成缠绕在光圆筋8上之后，移动平台10自动停止，即完成了纤维的缠绕。螺纹的间距由移动平台10和旋转装置9控制；挤胶辊4和集束装置5给纤维提供一定的张力，使得缠绕在光圆筋8上面的纤维表面粗糙。

浸胶纤维完成缠绕在光圆筋8上面之后，砂粒装置对缠有纤维的的光圆筋8进行表面喷覆砂粒处理，进一步增大缠有纤维光圆筋8表面的粗糙度，增加光圆筋8与混凝土间的粘结力，从而保证一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋8能够和混凝土达到良好的相容性。所缠绕的纤维的纱含量，螺纹的深度以及宽度可以随意调节。该种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，通过结构的改变，在保留了纤维增强复合材料光圆筋8的抗拉强度前提下提高了与混凝土的粘结性同时提高了光圆筋8的横向强度、径向抗破坏能力、径向耐压性能、弯曲等力学性能。设备结构简单、操作方便、缠绕性能好、实用性强、投入成本低。

Claims (3)

1.一种结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，其特征在于：包括纱架（1）、导纱棍、胶槽（11）、浸胶辊（4）、挤胶辊（4）、集束装置（5）、缠绕装置、移动平台（10）和用于带动移动平台（10）做直线运动的调速电机（12），所述缠绕装置包括限位缠绕装置（6）、用于转动光圆筋（8）的旋转装置（9）、用于对缠有纤维的的光圆筋（8）进行表面喷覆砂粒处理的喷沙装置（7），所述纱架（1）、胶槽（11）、导纱辊（2）、浸胶辊（4）、挤胶辊（4）、集束装置（5）、限位缠绕装置（6）均设于所述移动平台（10）上，所述导纱辊（2）设于所述胶槽（11）的前端，所述浸胶辊（4）设于所述胶槽（11）内，所述挤胶辊（4）设于所述胶槽（11）的末端。

2.如权利要求1所述的结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，其特征在于：所述集束装置（5）固定在所述胶槽（11）上，所述胶槽（11）设有用于阻止胶槽（11）移动的制动装置（13）。

3.如权利要求1或2所述的结构工程用纤维增强复合材料光圆筋表面处理装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器设有用于调节移动平台（10）的移动速度的调速按钮一（14）、用于调节旋转装置（9）的转动速度的调速按钮二（15）、电箱门按钮（16）、运行按钮（17）、电源开关（18）和停止按钮（19）。

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