一種新型復(fù)合型frp筋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種新型復(fù)合型纖維增強(qiáng)聚合物（Fiber Rein化reed Polymer,簡(jiǎn)稱(chēng) FRP)筋，尤其是一種用于±木工程混凝±構(gòu)件的復(fù)合型FRP筋。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)作為最重要的結(jié)構(gòu)形式之一，在±木工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng) 用。但工程實(shí)踐表明，在化冰鹽、化工廠和海港等侵蝕環(huán)境中，鋼筋易受到腐蝕并引起混凝 ±的脹裂，導(dǎo)致混凝±結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性問(wèn)題。FRP筋具有輕質(zhì)高強(qiáng)、低松弛、良好的抗疲勞性 能和耐腐蝕性能，特別是耐氯離子腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于氯離子環(huán)境中的混凝±結(jié)構(gòu)。當(dāng) FRP筋用作縱筋、髓筋或預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，能夠顯著提高混凝±構(gòu)件的承載力和耐久性能。
[0003] FRP筋由具有抗拉作用的連續(xù)纖維束和具有粘結(jié)作用的聚合物基體兩部分組成， 聚合物基體為加熱固化后的熱固性樹(shù)脂，F(xiàn)RP筋屬于各向異性材料，抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗拉 強(qiáng)度。當(dāng)FRP筋用于混凝±受彎構(gòu)件時(shí)，特別是作為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋使用時(shí)，其在彎剪段承 受較大拉應(yīng)力的同時(shí)，還受到較大的剪力。因此，混凝±受彎構(gòu)件的縱向FRP筋在彎剪段可 能發(fā)生脆性的受剪破壞。普通的FRP筋彈性模量較低，其混凝±受彎構(gòu)件的剛度往往較小， 在正常使用階段曉度偏大。同時(shí)，普通的FRP筋采用尼龍繩或塑料繩纏繞成肋，在混凝±的 堿性環(huán)境中易受到腐蝕，影響FRP筋與混凝±的粘結(jié)性能。
[0004] 為改善FRP筋的缺陷，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了相關(guān)研究，現(xiàn)有的觀點(diǎn)是在FRP筋內(nèi)添加鋼 絞線、鋼筋等鋼材。但現(xiàn)有技術(shù)中鋼材與FRP的協(xié)同工作性能較差，且外層纏繞成肋材料的 堿腐蝕問(wèn)題并未得到解決，F(xiàn)RP筋仍然存在堿環(huán)境中粘結(jié)錯(cuò)固性能較差的問(wèn)題。
[0005] 為了解決W上存在的問(wèn)題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種堿環(huán)境中粘結(jié)錯(cuò)固性能好、彈性 模量和抗剪強(qiáng)度高的新型復(fù)合型FRP筋。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種新型復(fù)合型FRP筋，包括 FRP筋、設(shè)于FRP筋中屯、的鋼絞線W及纏繞粘接固定在FRP筋外層的碳纖維帶，所述鋼絞線 通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述FRP筋中，所述碳纖維帶通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述 FRP筋上。
[0008] 優(yōu)選的，所述鋼絞線采用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1720MPa的鍛鋒鋼絞線，所述FRP筋中的 纖維束采用連續(xù)的玻璃纖維束、玄武巖纖維束或碳纖維束，所述碳纖維帶采用TEX為300的 碳纖維束。
[0009] 優(yōu)選的，所述FRP筋中，所述纖維束與加熱固化后的熱固性樹(shù)脂基體的體積比為 2. 4:1。
[0010] 優(yōu)選的，所述鋼絞線在新型復(fù)合型FRP筋中的體積率為14. 05%、20. 15%或27. 30%。
[0011] 優(yōu)選的，所述碳纖維帶纏繞固定在所述FRP筋上形成凹陷肋。
[0012] 優(yōu)選的，所述凹陷肋的肋間距和肋深分別為18mm和2. 1mm。
[0013] 本發(fā)明的新型復(fù)合型FRP筋，通過(guò)在FRP筋中屯、設(shè)置鋼絞線且共同加熱固化在一 起，使鋼絞線與纖維束能夠共同受力，F(xiàn)RP筋保護(hù)位于中屯、的鋼絞線免受腐蝕，鋼絞線顯著 提高了 FRP筋的彈性模量與抗剪強(qiáng)度，同時(shí)，碳纖維帶固化在FRP筋上，由于碳纖維束具有 很高的抗堿腐蝕性能，在堿腐蝕后仍可保持較好的粘結(jié)錯(cuò)固性能，F(xiàn)RP筋、鋼絞線W及碳纖 維帶牢牢結(jié)合成一個(gè)整體，相互支持，共同受力，協(xié)同作用，使得新型復(fù)合型FRP筋具有較 高的彈性模量、抗剪強(qiáng)度和耐堿腐蝕后的粘結(jié)錯(cuò)固性能，更加適于用作混凝±構(gòu)件的縱向 受力鋼筋。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中新型復(fù)合型FRP筋的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[001引實(shí)施例，如圖1所示，一種新型復(fù)合型FRP筋，包括FRP筋1、設(shè)于FRP筋中屯、的鋼 絞線2 W及纏繞粘接固定在FRP筋外層的碳纖維帶3,鋼絞線2通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化 在FRP筋1中，碳纖維帶3通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在FRP筋1上，鋼絞線采用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng) 度為1720MPa的鍛鋒鋼絞線，所述FRP筋中的纖維束采用連續(xù)的玻璃纖維束、玄武巖纖維束 或碳纖維束，所述碳纖維帶采用TEX為300的碳纖維束，F(xiàn)RP筋中，所述纖維束與加熱固化 后的熱固性樹(shù)脂基體的體積比為2. 4:1，鋼絞線在新型復(fù)合型FRP筋中的體積率為14. 05%、 20. 15%或27. 30%，碳纖維帶纏繞固定在所述FRP筋上形成凹陷肋，凹陷肋的肋間距和肋深 分別為18mm和2. 1mm。
[0017] 本實(shí)施例的新型復(fù)合型FRP筋，通過(guò)在FRP筋中屯、設(shè)置鋼絞線且共同加熱固化在 一起，使鋼絞線與纖維束能夠共同受力，F(xiàn)RP筋保護(hù)位于中屯、的鋼絞線免受腐蝕，鋼絞線顯 著提高了 FRP筋的彈性模量與抗剪強(qiáng)度，同時(shí)，碳纖維帶固化在FRP筋上，由于碳纖維束具 有很高的抗堿腐蝕性能，在堿腐蝕后仍可保持較好的粘結(jié)錯(cuò)固性能，F(xiàn)RP筋、鋼絞線W及碳 纖維帶牢牢結(jié)合成一個(gè)整體，相互支持，共同受力，協(xié)同作用，使得新型復(fù)合型FRP筋具有 較高的彈性模量、抗剪強(qiáng)度和耐堿腐蝕后的粘結(jié)錯(cuò)固性能，更加適于用作混凝±構(gòu)件的縱 向受力鋼筋。
[001引為了驗(yàn)證新型復(fù)合型FRP筋的彈性模量、抗剪強(qiáng)度和堿腐蝕后的粘結(jié)性能。鄭州 大學(xué)新型建材與結(jié)構(gòu)研究中屯、根據(jù)實(shí)施例所述，生產(chǎn)了一批直徑16mm的FRP筋。利用萬(wàn)能 電液伺服試驗(yàn)機(jī)，對(duì)鋼絞線體積率分別為0%、14. 05%、20. 15%和27. 30%的4組FRP筋，每組 5根，進(jìn)行抗拉和抗剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。將鋼絞線體積率為14. 05%的2組FRP筋(表 面分別纏繞尼龍繩和碳纖維束)，每組5根，放入堿溶液，堿溶液的組成為IL無(wú)離子水中含 有118. 5gCa(0H)2、0. 9gNaOH、4. 2巧0H，常溫下保持150d后，采用300mm長(zhǎng)的粘結(jié)式錯(cuò)具測(cè) 試其粘結(jié)錯(cuò)固性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
[0019] 表1新型復(fù)合型FRP筋的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果
表2新型復(fù)合型FRP筋堿溶液腐蝕后的粘結(jié)錯(cuò)固性能
試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼絞線對(duì)新型復(fù)合型FRP筋的抗拉強(qiáng)度影響不大，但顯著提高了 FRP筋 的彈性摸量和抗剪強(qiáng)度，且新型復(fù)合型FRP筋在達(dá)到其抗剪強(qiáng)度峰值后，仍有后期強(qiáng)度和 變形能力；FRP筋在堿溶液腐蝕后，采用碳纖維束纏繞凹肋的新型復(fù)合型FRP筋具有更好的 粘結(jié)錯(cuò)固性能。
[0020] 最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：W上實(shí)施例僅用m兌明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡 管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可W對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：包括FRP筋、設(shè)于FRP筋中心的鋼絞線以及纏 繞粘接固定在FRP筋外層的碳纖維帶，所述鋼絞線通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述FRP筋 中，所述碳纖維帶通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述FRP筋上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：所述鋼絞線采用標(biāo)準(zhǔn) 抗拉強(qiáng)度為1720MPa的鍍鋅鋼絞線，所述FRP筋中的纖維束采用連續(xù)的玻璃纖維束、玄武巖 纖維束或碳纖維束，所述碳纖維帶采用TEX為300的碳纖維束。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：所述FRP筋中，所述纖 維束與加熱固化后的熱固性樹(shù)脂基體的體積比為2. 4:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：所述鋼絞線在新型復(fù) 合型FRP筋中的體積率為14. 05%、20. 15%或27. 30%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4所述的一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：所述碳纖維帶纏 繞固定在所述FRP筋上形成凹陷肋。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型復(fù)合型FRP筋，其特征在于：所述凹陷肋的肋間距 和肋深分別為18mm和2.lmm〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種新型復(fù)合型FRP筋，包括FRP筋、設(shè)于FRP筋中心的鋼絞線以及纏繞粘接固定在FRP筋外層的碳纖維帶，所述鋼絞線通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述FRP筋中，所述碳纖維帶通過(guò)熱固性樹(shù)脂加熱固化在所述FRP筋上。本發(fā)明的新型復(fù)合型FRP筋，通過(guò)在FRP筋中心設(shè)置鋼絞線且共同加熱固化在一起，使鋼絞線與纖維束能夠共同受力，F(xiàn)RP筋保護(hù)位于中心的鋼絞線免受腐蝕，鋼絞線顯著提高了FRP筋的彈性模量與抗剪強(qiáng)度，同時(shí)，碳纖維帶固化在FRP筋上，由于碳纖維束具有很高的抗堿腐蝕性能，在堿腐蝕后仍可保持較好的粘結(jié)錨固性能，新型復(fù)合型FRP筋具有較高的彈性模量、抗剪強(qiáng)度和耐堿腐蝕后的粘結(jié)錨固性能，更加適于用作混凝土構(gòu)件的縱向受力鋼筋。
【IPC分類(lèi)】E04C5/07
【公開(kāi)號(hào)】CN105401695
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510960167
【發(fā)明人】高丹盈, 房棟
【申請(qǐng)人】鄭州大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日