[实用新型]用于制备复合型FRP筋的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种复合型纤维增强聚合物(FRP)筋及其制备工艺和制备装置，尤其是一种土木工程用FRP筋的制备工艺和制备装置。

背景技术

钢筋作为重要的建筑材料，在结构工程中得到了广泛的应用。但是，大量的工程实践表明，化冰盐的使用、恶劣的气候条件以及其他因素容易引起钢筋和钢绞线锈蚀，导致混凝土结构耐久性下降。纤维增强聚合物(FiberReinforcedPolymer，简称FRP)筋具有轻质高强、耐腐蚀、低松弛和抗疲劳性能好等优点，以FRP筋作为纵筋、腹筋或预应力筋用于混凝土结构中，能提高混凝土结构的耐久性，具有良好的经济和社会效益。

FRP筋由具有抗拉作用的纤维和具有粘结作用的聚合物基体两部分组成，属于各向异性材料，抗剪强度远小于其抗拉强度。虽然FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀等优势，但在实际使用中仍出现了一些问题。例如，FRP筋中的碳纤维增强聚合物(CFRP)筋成本过高且延伸率低，难以大范围应用，而成本较低的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋弹性模量小，使用GFRP筋的混凝土构件的刚度较低，易产生由于裂缝和变形过大而引起损坏；另外，FRP筋的抗剪强度较低，在高拉应力状态下，易发生脆性的剪切破坏。

为改善FRP筋的缺陷，国内外已进行了相关研究，现有的观点是在FRP材料内部添加钢丝、钢筋能钢材，形成复合型的FRP筋，但是现有技术中无法根据弹性模量的设计要求进行产品混杂比设计，更缺乏工业化生产方法和装置。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种复合型FRP筋，同时本实用新型还提供复合型FRP筋的制备工艺和用于制备复合型FRP筋的制备装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：复合型FRP筋，包括FRP筋以及设于FRP筋中心的钢绞线，所述FRP筋中的纤维束与热固性树脂基体的体积比为2:1～3:1，所述钢绞线的体积率符合公式：E_h＝(1-α_s)E_f+βα_sE_s，其中E_h为复合型FRP筋设定的弹性模量，E_f为FRP筋的弹性模量，β为协同工作系数且0.5＜β＜0.9，α_s为钢绞线体积率，E_s为钢绞线的弹性模量。

优选的，所述钢绞线采用标准抗拉强度为1720Mpa且弹性模量为196GPa的镀锌钢绞线，所述纤维束采用E-玻璃纤维，所述热固性树脂基体采用乙烯基酯树脂，β＝0.6。

优选的，所述钢绞线的体积率为14％～40％。

本实用新型复合型FRP筋，在FRP筋中增加钢绞线，大大增强了筋材的弹性模量，钢绞线的体积率符合公式：E_h＝(1-α_s)E_f+βα_sE_s，通过有限次的实验拟合确定β的值，在此基础上，不同弹性模量要求的复合型FRP筋，均可以根据上述公式确定钢绞线的体积率，从而得出确定混杂比的复合型FRP筋，与现有盲目加工相比，能够防止次品出现，大大提高工作效率，并且减少钢绞线的浪费。

更进一步的，对于采用标准抗拉强度为1720Mpa且弹性模量为196GPa的镀锌钢绞线、E-玻璃纤维以及采用乙烯基酯树脂的热固性树脂基体，β＝0.6，实践表明，钢绞线的体积率为14％～40％即可符合通常的弹性模量的使用要求。

用于制备复合型FRP筋的制备装置，包括沿复合FRP筋传送方向依次设置的纱架、浸胶槽、穿纱板、成型模具、绕线轴、加热通道以及牵引机，所述纱架包括纤维束固定架以及钢绞线固定架。

优选的，所述加热通道包括低温固化通道、高温固化通道和成型烘干通道。

本实用新型的用于制备复合型FRP筋的制备装置，纱架包括纤维束固定架以及钢绞线固定架，目的是将钢绞线和纤维束分开，防止钢绞线磨损纤维束。