專利名稱：纖維增強(qiáng)塑料筋材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
纖維增強(qiáng)塑料(以下簡稱FRP)筋材，屬于對原有FRP筋材的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的FRP筋材，是以纖維粗紗為芯層，浸漬基體樹脂后經(jīng)擠拉成型制得。它具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、低導(dǎo)電、可設(shè)計(jì)性、與混凝土的線膨脹系數(shù)相近等優(yōu)點(diǎn)，近年來已逐步取代鋼筋用來增強(qiáng)混凝土，廣泛用于嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑物，如海工結(jié)構(gòu)、使用防凍劑的停車場及橋梁等等。在這些工程中，F(xiàn)RP筋材與混凝土的粘結(jié)性能或稱之為與混凝土的握裹力，作為一項(xiàng)重要的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)倍受關(guān)注。所以為了提高FRP筋材與混凝土的握裹力，常在纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的基體樹脂固化前，通過粘砂機(jī)在筋材表面均勻粘上一層砂粒，以增加筋材表面的粗糙度。但是，在一定載荷作用下，砂粒往往會(huì)從其與FRP筋材的粘結(jié)界面脫落，從而導(dǎo)致FRP筋材與混凝土的握裹力降低，砂粒與筋材的粘結(jié)發(fā)生非預(yù)期性破壞，從而大大降低增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)新穎的纖維增強(qiáng)塑料筋材，可有效地增加芯層外表的粗糙度，提高與混凝土的握裹力，從而提高增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的使用壽命。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種纖維增強(qiáng)塑料筋材，包括纖維增強(qiáng)塑料芯層和纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的基體樹脂，在它的芯層外周面，軸向包裹著玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層。
芯層中的纖維為以下類型之一1)碳纖維；2)無堿玻璃纖維；3)高強(qiáng)度玻璃纖維；4)芳綸纖維；5)兩種或兩種以上的任意組合，其纖維體積含量為40％-70％。選用以上類型之一的纖維，主要是利用其拉伸強(qiáng)度高的特點(diǎn)，提供纖維增強(qiáng)塑料筋材的力學(xué)強(qiáng)度，滿足使用過程中的強(qiáng)度要求。
包層中的纖維為以下類型之一1)高強(qiáng)度玻璃纖維膨體紗；2)無堿玻璃纖維膨體紗；3)上述兩種的組合，其纖維體積含量為30％-60％。
在芯層外周面，軸向包裹的玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層，是利用了膨體紗的毛糙的表面，增加纖維增強(qiáng)塑料筋材的表面粗糙度，提高與混凝土的握裹力，從而提高了增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的使用壽命。
纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的基體樹脂為熱固性樹脂，可以為以下類型之一1)環(huán)氧樹脂；2)環(huán)氧乙烯基酯樹脂；3)不飽和聚酯樹脂。
在筋材包層外表面還可具有螺旋狀的凹凸?fàn)钭冃巍?br> 眾所周知，玻璃纖維膨體紗是連續(xù)玻璃纖維紗，在高壓氣流作用下使其被膨化(變形)而成的蓬松的玻璃纖維紗。它不但保留了普通玻璃纖維的一般性能，而且兼?zhèn)溥B續(xù)玻璃纖維的強(qiáng)度和短纖維的蓬松性，采用本發(fā)明制得的纖維增強(qiáng)塑料筋材，由于在在芯層外周面，軸向包裹有玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層，因此它可有效地增加了纖維增強(qiáng)塑料筋材芯層外表的粗糙度，提高了與混凝土的握裹力，從而提高了增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明所述的纖維增強(qiáng)塑料筋材的剖面示意2為本發(fā)明實(shí)施例中纖維增強(qiáng)塑料筋材的制造工藝示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1制備一種φ9.5的FRP筋材芯層1的纖維采用1200TEX的無堿玻璃纖維無捻粗紗，包層2的纖維采用1200TEX的無堿玻璃纖維膨體紗，基體樹脂采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂。通過專用設(shè)備(見圖2)及其拉擠—纏繞一次成型工藝制備出該FRP筋材。其制造過程如下1、在紗架6上排布芯層1的纖維紗及包層2的膨體紗團(tuán)；2、紗線分別從紗架6上引出到集紗器5上，包層2的膨體紗被排布在芯層1的纖維紗的周圍；3、在牽引機(jī)7的作用下，芯層1的纖維紗和包層2的膨體紗進(jìn)入浸膠槽8浸膠；
4、浸膠后，芯層1的纖維紗和包層2的膨體紗被引到預(yù)成型模具3處，進(jìn)行重新排布，包層2的膨體紗呈周向均勻排布在預(yù)成型模具3的中心芯孔9周圍，其直徑為φ6.0，芯層1的纖維紗引入預(yù)成型模具3的中心芯孔9，該芯孔9的直徑大小可控制芯層的纖維體積含量約為40％，其計(jì)算方法為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所掌握的，不作具體介紹；5、經(jīng)預(yù)成型排布后，芯層1的纖維紗和包層2的膨體紗在牽引機(jī)7的作用下全部進(jìn)入φ9.5的另一預(yù)成型模具4的中心孔10，形成膠浸的纖維束，該預(yù)成型模具4的中心孔10直徑可控制包層纖維體積含量約為30％，其計(jì)算方法為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所掌握的，不作具體介紹；6、膠浸的纖維束通過纏繞機(jī)11并進(jìn)行表面纏繞螺旋變形，形成螺旋狀的凹凸變形，最后通過加熱裝置12進(jìn)行固化成型，獲得產(chǎn)品。
實(shí)施例2制造一種φ12.7FRP筋材本實(shí)施例中的芯層1的纖維采用1200TEX的無堿玻璃纖維無捻粗紗和800TEX碳纖維紗，無堿玻璃纖維無捻粗紗和碳纖維紗的體積比為2∶1。包層2的纖維采用1200TEX的高強(qiáng)玻璃纖維膨體紗，基體樹脂采用不飽和聚酯樹脂。通過拉擠—纏繞一次成型工藝及其專用設(shè)備制備FRP筋材，其制造過程同上，所不同之處在于預(yù)成型模具3中心芯孔9，其直徑為φ9.0。該中心芯孔9的直徑可控制芯層的纖維體積含量約為70％，另一個(gè)預(yù)成型模具4的中心孔10，其直徑為φ12.7，該預(yù)成型模具的中心孔10的直徑可控制包層纖維體積含量約為60％。
權(quán)利要求
1.纖維增強(qiáng)塑料筋材，包括纖維增強(qiáng)塑料芯層(1)和纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的基體樹脂，其特征在于在芯層(1)外周面，軸向包裹有玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維塑料增強(qiáng)筋材，其特征在于芯層(1)中的纖維為以下類型之一1)碳纖維；2)無堿玻璃纖維；3)高強(qiáng)度玻璃纖維；4)芳綸纖維；5)兩種或兩種以上的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維塑料增強(qiáng)筋材，其特征在于芯層(1)中的纖維體積含量為40％-70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維塑料增強(qiáng)筋材，其特征在于包層(2)中的纖維為以下類型之一1)高強(qiáng)度玻璃纖維膨體紗；2)無堿玻璃纖維膨體紗；3)上述兩種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的纖維塑料增強(qiáng)筋材，其特征在于包層(2)中的纖維體積含量為30％-60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料筋材，其特征在于，纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的基體樹脂為熱固性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的纖維增強(qiáng)塑料筋材，其特征在于，纖維增強(qiáng)塑料筋材所浸漬的熱固性樹脂為以下類型之一1)環(huán)氧樹脂；2)環(huán)氧乙烯基酯樹脂；3)不飽和聚酯樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料筋材，其特征在于在筋材包層(2)外表面具有螺旋狀的凹凸?fàn)钭冃巍?br> 全文摘要
纖維增強(qiáng)塑料(以下簡稱FRP)筋材，屬于對原有FRP筋材的改進(jìn)。它提供一種纖維增強(qiáng)塑料筋材，包括FRP芯層和FRP筋材所浸漬的基體樹脂，在它的芯層外周面，軸向包裹著玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層。采用本發(fā)明制得的纖維增強(qiáng)塑料筋材，由于在在芯層外周面，軸向包裹有玻璃纖維膨體紗增強(qiáng)塑料包層，因此它可有效地增加了纖維增強(qiáng)塑料筋材芯層外表的粗糙度，提高了與混凝土的握裹力，從而提高了增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的使用壽命。可取代鋼筋用來增強(qiáng)混凝土，廣泛用于嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑物，如海工結(jié)構(gòu)、使用防凍劑的停車場及橋梁等等。
文檔編號(hào)E04C5/01GK1916327SQ200610041190
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者趙謙, 黃建洧, 戴方畢, 夏濤, 王南, 楊中平, 李若谷 申請人:中材科技股份有限公司