[发明专利]工业化制备钢—连续纤维复合筋的方法

说明书

技术领域

本发明是工业化制备钢—连续纤维复合筋的方法，具体涉及钢筋混凝土结构中使用的复合筋增强材料的制作工艺，属于复合材料领域。

背景技术

钢筋混凝土结构（RC结构）是用钢筋和混凝土建造的一种结构，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点，也是目前建筑工程中较常见的一种施工形式，多用于各种超高建筑、大跨度结构，如桥梁、隧道等载荷结构。在其结构中，钢筋作为基本的增强材料，其综合性能较强，但却存在容易腐蚀等缺点，基于这一情况，近年来，纤维增强复合材料（FRP）由于其轻质高强的特性逐渐得到广泛应用，例如，专利文献CN1936206A（钢-连续纤维复合筋增强混凝土抗震结构）即公开了使用该纤维增强复合材料（FRP）与混凝土粘结形成的一种抗震结构，但在实际使用时，该纤维增强复合材料（FRP）却还存在材料脆性强、价格高等缺陷，为此，国内外学者提出用不同纤维的混杂或者纤维包裹钢筋得到综合性能优、价格低的新型复合材料加强筋，但目前，对钢—连续纤维复合筋（SFCB）的研究在国内外还处于初级阶段，没有成熟的产品，当然，其生产工艺也没有定型化。

发明内容

本发明的目的在于提供工业化制备钢—连续纤维复合筋的方法，采用螺纹钢筋作为内芯，依次使用纤维粗纱以及纤维纱束复合而成，具有合理的构造结构，且作为增强材料使用的纤维纱束采用树脂充分浸渍，其内外界面均具有良好的粘结性能，能有效的满足于钢筋混凝土结构的设计强度，同时，还能克服现有纤维增强复合材料（FRP）存在材料脆性强、价格高等缺陷，实际使用效果良好。

本发明通过下述技术方案实现：工业化制备钢—连续纤维复合筋的方法，该纤维复合筋克服了现有纤维增强复合材料（FRP）存在材料脆性强、价格高等缺陷，具有较强的综合性能，且价格低廉，在本发明中，该方法是将浸渍有树脂的纤维粗纱以及纤维纱束依次复合在钢筋表面并形成纤维复合筋的制作工艺，包括以下步骤：

（1）内芯加工：选择螺纹钢筋作为钢筋内芯，采用打磨机除去该螺纹钢筋两侧对称的纵向通长肋，制得螺纹筋材，并用酒精擦洗干净；

（2）环向纤维缠绕：采用纤维粗纱对步骤（1）制得的螺纹筋材进行环向缠绕；

（3）排纱：将步骤（2）制得的钢筋材料放置在排纱座上，将浸渍有树脂的纤维纱束经排纱器均匀布置在钢筋内芯的外侧；

（4）固化成型：使用牵引装置，将上述步骤（3）制得的钢筋内芯依次送入拉挤装置和固化炉，完成纤维复合筋的复合。

本发明适用于直径为8～12mm的螺纹钢筋的工业制备，因此，在本发明中，所述的钢筋内芯采用直径为8～12mm的螺纹钢筋。

为更好的实现本发明，在所述的纤维粗纱上涂刷有树脂，所述的纤维粗纱沿螺纹筋材凸起肋之间的空隙进行环向缠绕，可用于填补螺纹钢筋螺纹间的间隙，同时，可以在钢筋内芯与纤维纱束复合并拉挤成复合筋时，增强螺纹钢筋与纤维纱束（纵向纤维）之间的粘结性能和整体性。

理论上，该环向缠绕的纤维粗纱在纤维复合筋轴向受力时，基本不发挥作用，故可采用低成本的连续纤维，即：所述的纤维粗纱为玄武岩纤维或玻璃纤维。

所述纤维纱束的浸渍方法包括：将纤维纱束以纱锭的形式设置在纱架上，再采用排纱架将纱锭上的纤维纱束引入盛装有树脂的浸渍槽内，待纤维纱束浸渍充分后，再使用排纱器将该纤维纱束均匀布置在钢筋内芯的外侧，在本发明中，纤维纱束的浸渍采用直槽浸渍的方法，操作简单、快捷。

进一步的，在所述的纱架上纱锭的设置数量为20～40目。

在本发明中，所述的纤维纱束为玄武岩纱束或碳纤维纱束。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明涉及的纤维复合筋构造设计合理，主要由螺纹钢筋、纤维粗纱以及纤维纱束复合而成，且作为增强材料使用的纤维粗纱和纤维纱束均采用树脂充分浸渍，不仅能有效的满足于钢筋混凝土结构的设计强度，同时，还能克服现有纤维增强复合材料（FRP）存在材料脆性强、价格高等缺陷，具有较强的综合性能，且价格低廉，适宜广泛推广使用。

（2）本发明采用玄武岩纤维或玻璃纤维作为纤维粗纱进行环向缠绕，理论上，该环向缠绕的纤维粗纱在纤维复合筋轴向受力时，基本不发挥作用，故可采用低成本的连续纤维，生产成本十分低廉。

（3）本发明在使用纤维粗纱对螺纹钢筋内芯进行缠绕前，还需进行打磨操作，主要由于现有市面上购买的螺纹钢筋两侧均带有对称的纵向通长肋，往往会造成复合而成的纤维复合筋截面呈椭圆形结构，为此，还需采用打磨机对其进行去除，操作简单、快捷。