CN1916327A - 纤维增强塑料筋材 - Google Patents
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Abstract
纤维增强塑料(以下简称FRP)筋材,属于对原有FRP筋材的改进。它提供一种纤维增强塑料筋材,包括FRP芯层和FRP筋材所浸渍的基体树脂,在它的芯层外周面,轴向包裹着玻璃纤维膨体纱增强塑料包层。采用本发明制得的纤维增强塑料筋材,由于在在芯层外周面,轴向包裹有玻璃纤维膨体纱增强塑料包层,因此它可有效地增加了纤维增强塑料筋材芯层外表的粗糙度,提高了与混凝土的握裹力,从而提高了增强混凝土构件的使用寿命。可取代钢筋用来增强混凝土,广泛用于严酷环境中的建筑物,如海工结构、使用防冻剂的停车场及桥梁等等。
Description
技术领域
纤维增强塑料(以下简称FRP)筋材,属于对原有FRP筋材的改进。
背景技术
传统的FRP筋材,是以纤维粗纱为芯层,浸渍基体树脂后经挤拉成型制得。它具有轻质高强、耐腐蚀、低导电、可设计性、与混凝土的线膨胀系数相近等优点,近年来已逐步取代钢筋用来增强混凝土,广泛用于严酷环境中的建筑物,如海工结构、使用防冻剂的停车场及桥梁等等。在这些工程中,FRP筋材与混凝土的粘结性能或称之为与混凝土的握裹力,作为一项重要的混凝土结构设计参数倍受关注。所以为了提高FRP筋材与混凝土的握裹力,常在纤维增强塑料筋材所浸渍的基体树脂固化前,通过粘砂机在筋材表面均匀粘上一层砂粒,以增加筋材表面的粗糙度。但是,在一定载荷作用下,砂粒往往会从其与FRP筋材的粘结界面脱落,从而导致FRP筋材与混凝土的握裹力降低,砂粒与筋材的粘结发生非预期性破坏,从而大大降低增强混凝土构件的使用寿命。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出一种结构新颖的纤维增强塑料筋材,可有效地增加芯层外表的粗糙度,提高与混凝土的握裹力,从而提高增强混凝土构件的使用寿命。
本发明的技术解决方案是:提供一种纤维增强塑料筋材,包括纤维增强塑料芯层和纤维增强塑料筋材所浸渍的基体树脂,在它的芯层外周面,轴向包裹着玻璃纤维膨体纱增强塑料包层。
芯层中的纤维为以下类型之一:1)碳纤维;2)无碱玻璃纤维;3)高强度玻璃纤维;4)芳纶纤维;5)两种或两种以上的任意组合,其纤维体积含量为40%-70%。选用以上类型之一的纤维,主要是利用其拉伸强度高的特点,提供纤维增强塑料筋材的力学强度,满足使用过程中的强度要求。
包层中的纤维为以下类型之一:1)高强度玻璃纤维膨体纱;2)无碱玻璃纤维膨体纱;3)上述两种的组合,其纤维体积含量为30%-60%。
在芯层外周面,轴向包裹的玻璃纤维膨体纱增强塑料包层,是利用了膨体纱的毛糙的表面,增加纤维增强塑料筋材的表面粗糙度,提高与混凝土的握裹力,从而提高了增强混凝土构件的使用寿命。
纤维增强塑料筋材所浸渍的基体树脂为热固性树脂,可以为以下类型之一:1)环氧树脂;2)环氧乙烯基酯树脂;3)不饱和聚酯树脂。
在筋材包层外表面还可具有螺旋状的凹凸状变形。
众所周知,玻璃纤维膨体纱是连续玻璃纤维纱,在高压气流作用下使其被膨化(变形)而成的蓬松的玻璃纤维纱。它不但保留了普通玻璃纤维的一般性能,而且兼备连续玻璃纤维的强度和短纤维的蓬松性,采用本发明制得的纤维增强塑料筋材,由于在在芯层外周面,轴向包裹有玻璃纤维膨体纱增强塑料包层,因此它可有效地增加了纤维增强塑料筋材芯层外表的粗糙度,提高了与混凝土的握裹力,从而提高了增强混凝土构件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述的纤维增强塑料筋材的剖面示意图
图2为本发明实施例中纤维增强塑料筋材的制造工艺示意图
具体实施方式
实施例1:制备一种φ9.5的FRP筋材
芯层1的纤维采用1200TEX的无碱玻璃纤维无捻粗纱,包层2的纤维采用1200TEX的无碱玻璃纤维膨体纱,基体树脂采用环氧乙烯基酯树脂。通过专用设备(见图2)及其拉挤—缠绕一次成型工艺制备出该FRP筋材。其制造过程如下:
1、在纱架6上排布芯层1的纤维纱及包层2的膨体纱团;
2、纱线分别从纱架6上引出到集纱器5上,包层2的膨体纱被排布在芯层1的纤维纱的周围;
3、在牵引机7的作用下,芯层1的纤维纱和包层2的膨体纱进入浸胶槽8浸胶;
4、浸胶后,芯层1的纤维纱和包层2的膨体纱被引到预成型模具3处,进行重新排布,包层2的膨体纱呈周向均匀排布在预成型模具3的中心芯孔9周围,其直径为φ6.0,芯层1的纤维纱引入预成型模具3的中心芯孔9,该芯孔9的直径大小可控制芯层的纤维体积含量约为40%,其计算方法为本领域的普通技术人员所掌握的,不作具体介绍;
5、经预成型排布后,芯层1的纤维纱和包层2的膨体纱在牵引机7的作用下全部进入φ9.5的另一预成型模具4的中心孔10,形成胶浸的纤维束,该预成型模具4的中心孔10直径可控制包层纤维体积含量约为30%,其计算方法为本领域的普通技术人员所掌握的,不作具体介绍;
6、胶浸的纤维束通过缠绕机11并进行表面缠绕螺旋变形,形成螺旋状的凹凸变形,最后通过加热装置12进行固化成型,获得产品。
实施例2:制造一种φ12.7FRP筋材
本实施例中的芯层1的纤维采用1200TEX的无碱玻璃纤维无捻粗纱和800TEX碳纤维纱,无碱玻璃纤维无捻粗纱和碳纤维纱的体积比为2∶1。包层2的纤维采用1200TEX的高强玻璃纤维膨体纱,基体树脂采用不饱和聚酯树脂。通过拉挤—缠绕一次成型工艺及其专用设备制备FRP筋材,其制造过程同上,所不同之处在于:
预成型模具3中心芯孔9,其直径为φ9.0。该中心芯孔9的直径可控制芯层的纤维体积含量约为70%,另一个预成型模具4的中心孔10,其直径为φ12.7,该预成型模具的中心孔10的直径可控制包层纤维体积含量约为60%。
Claims (8)
1、纤维增强塑料筋材,包括纤维增强塑料芯层(1)和纤维增强塑料筋材所浸渍的基体树脂,其特征在于:在芯层(1)外周面,轴向包裹有玻璃纤维膨体纱增强塑料包层(2)。
2、根据权利要求1所述的纤维塑料增强筋材,其特征在于:芯层(1)中的纤维为以下类型之一:1)碳纤维;2)无碱玻璃纤维;3)高强度玻璃纤维;4)芳纶纤维;5)两种或两种以上的任意组合。
3、根据权利要求1或2所述的纤维塑料增强筋材,其特征在于:芯层(1)中的纤维体积含量为40%-70%。
4、根据权利要求1所述的纤维塑料增强筋材,其特征在于:包层(2)中的纤维为以下类型之一:1)高强度玻璃纤维膨体纱;2)无碱玻璃纤维膨体纱;3)上述两种的组合。
5、根据权利要求1或4所述的纤维塑料增强筋材,其特征在于:包层(2)中的纤维体积含量为30%-60%。
6、根据权利要求1所述的纤维增强塑料筋材,其特征在于,纤维增强塑料筋材所浸渍的基体树脂为热固性树脂。
7、根据权利要求1或6所述的纤维增强塑料筋材,其特征在于,纤维增强塑料筋材所浸渍的热固性树脂为以下类型之一:1)环氧树脂;2)环氧乙烯基酯树脂;3)不饱和聚酯树脂。
8、根据权利要求1所述的纤维增强塑料筋材,其特征在于:在筋材包层(2)外表面具有螺旋状的凹凸状变形。
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