[發明專利]FRP筋纖維布纏接同軸連接方法

無效

• 申請號: 200910051295.4
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101560816A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 袁國青;董國華;馬劍;周國然;時蓓玲;吳峰
• 申請（專利權）人: 同濟大學;中交上海三航科學研究院有限公司
• 主分類號: E04C5/07
• 分類號: E04C5/07;E04C5/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及復合材料的連接技術，尤其是FRP筋的同軸連接方法。

背景技術

傳統的鋼筋混凝土結構在使用過程中會出現裂紋或微裂紋，當遭遇海水或含鹽的雪水(為化雪而撒鹽形成含鹽雪水)或含腐蝕性的氣液時會使鋼筋銹蝕，從而導致結構承載能力的下降或完全喪失；在周圍存在高頻電磁場時，鋼筋會由于偶流效應產生熱量，導致熱應力而使混凝土開裂破壞；廣泛應用于水利水電工程、深基礎、地下結構、邊坡穩定、礦井巷道支護等等中的鋼錨桿可能由于與地下水和地層的化學成分相互作用而腐蝕，嚴重影響錨桿的使用壽命；另外鋼錨桿重量大，制造、運輸和安裝困難，且對需要回采的礦井巷道鋼錨桿易損壞刀具。

針對鋼筋或鋼錨桿存在的這些缺點，為提高工程結構的耐久性，降低結構的全壽命成本，工程師和科學家已進行了很多探索，譬如采用不銹鋼鋼筋或涂敷環氧樹脂鋼筋代替傳統的鋼筋等等，一定程度上解決了一些問題，但仍未能徹底解決問題。由于纖維增強聚合物(FiberReinforced?Polymer，以下簡記為FRP)具備材料性能的可設計性、比強度高、耐腐蝕、不導電、不導磁、易于切割等優越性能，因此用其制作的筋材和錨桿成為較徹底地解決上述問題的一條有效途徑；但FRP屬于脆性材料，且各向異性，不同纖維增強時其模量差別也較大，FRP筋及錨桿與混凝土、土體或巖體的錨固性能也不同于鋼筋及鋼錨桿，要將其應用到實際工程中去有一系列基礎性的問題和應用層面的問題需要研究。

由于運輸、生產條件的限制，從工廠生產出來的鋼筋及FRP筋的長度均是有限的，而實際工程中要求的筋材長度往往很長，因此筋與筋的連接問題便成了一個不可避免的問題。

鋼筋的連接方式有綁扎搭接連接、焊接和機械連接幾種，但由于熱固性FRP筋不具備可焊性、冷彎性；熱塑性FRP筋雖可以焊接，但其實質是基體的焊接，而起主要承力作用的纖維并不能焊接，且FRP筋強度和剛度是各向異性的，擠壓強度和層間性能都較弱，屬脆性材料，破壞時無實質性的屈服變形，載荷重分配的能力差，因此適合于鋼筋連接的如焊接、帶肋鋼筋套筒擠壓連接、鋼筋錐螺紋連接、鋼筋鐓粗及滾壓直螺紋連接、熔融金屬充填套筒連接等連接方式不適合于FRP筋。搭接綁扎連接在FRP筋混凝土結構中雖也可應用，但在鋼筋混凝土規范中明確規定：對軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭；當受拉鋼筋的直徑大于28mm及受壓鋼筋的直徑大于32mm時，不宜采用綁扎搭接接頭；需進行疲勞驗算的構件，其縱向受拉鋼筋不得采用綁扎搭接接頭等等，因此對FRP筋混凝土結構也必須研究開發有效的同軸連接方法，以滿足實際工程的需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種FRP筋纖維布纏接同軸連接方法，有效實現FRP筋之間的連接并具有足夠的承載能力。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種FRP筋纖維布纏接同軸連接方法，其包括以下步驟：

1)將需連接的筋材在同軸對心支架上實施對中固定，保證在纏繞纖維布時不滑動、不錯動；

2)在兩根筋材的對接部位用合適的纖維布浸漬樹脂后對稱地進行環向纏繞；

3)在纖維布纏繞連接段的兩端及中間部位再各纏一定長度和厚度浸漬了樹脂的纖維束/帶；

4)最后用滌綸薄膜條在剛纏好的復合材料連接段外表全長度范圍緊密搭接纏繞覆蓋一層后，薄膜尾端再用膠帶紙纏繞一圈封口；

5)待樹脂固化后撕去滌綸薄膜，連接施工即告完成。

所述的纖維布為等腰梯形幾何形狀，纏繞后兩端形成梯度過渡段，纏繞時可先均勻涂敷適量的樹脂也可邊纏繞邊涂敷樹脂，纏繞完畢后在兩端可自然形成梯度過渡段，可避免產生明顯的應力集中。

所述的纖維布的大小根據被連接筋材的規格、性能等及擬采用的纏接用纖維布的規格和性能，以及實施連接后接頭部位應具備的承載能力計算確定。(

所述纖維布為縱橫向的纖維比例為4∶1、7∶1或11∶1的單向纖維布或無緯布，纖維為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維。

所述纖維束/帶在纖維布纏繞段的兩端的外部一側各設置有梯度過渡段。

所述滌綸薄膜包覆于復合材料連接段外表全長度范圍，薄膜尾端采用膠帶纏繞封口。

所述纖維束/帶浸漬樹脂后纏繞于筋材的纖維布纏繞段的兩端及中間接頭處，或者纖維束/帶邊涂覆樹脂邊纏繞于筋材的纖維布纏繞段的兩端及中間接頭處。