[發明專利]一種表面具有螺紋結構的纖維復合筋及其制備方法

有效

• 申請號: 201310082210.5
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103225369A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 咸貴軍;陸中宇;李惠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E04C5/07
• 分類號: E04C5/07;B29C70/52
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種表面具有螺紋結構的纖維復合筋及其制備方法。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料筋具有輕質高強、耐腐蝕等優異性能，在土木工程領域，可以替代傳統的鋼筋用于增強混凝土結構；也可以替代鋼絞線等用于懸索橋的拉索等；也可以用于混凝土結構的預應力增強、加固。纖維增強樹脂基復合材料筋主要是連續增強纖維(如玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維及芳綸纖維等無機或有機高性能纖維)與高分子樹脂基體通過拉擠工藝制備。傳統的纖維增強復合材料筋主要有如下幾種形式：

1)有肋筋：在拉擠過程中，部分樹脂浸漬的纖維束同筋成一定角度，并在一定張力作用下，纏繞到預成型筋表面，形成“肋”結構。肋的結構有兩種，其一，樹脂浸漬纖維束纏繞到預成型筋表面時，預成型筋尚未固化，纏繞纖維在張力作用下，束緊預成型筋(即預成型筋內纖維取向度由單向變為波形)，然后通過固化烘箱固化，成肋；其二，預成型筋已經固化，樹脂浸漬纖維束在其表面纏繞，但不能束緊預成型筋(即預成型筋內纖維取向不變)，樹脂固化粘結成肋。

2)噴砂筋：在有肋筋或無肋光桿表面噴涂細沙，細沙粘結到筋表面。

3)光桿筋：表面光滑，與混凝土結構的粘結差，一般只能用于拉索。

對前述第一種有肋筋，由于內部連續纖維束沿筋方向的取向發生波動，導致筋的拉伸強度與模量均大幅度降低，如單向連續碳纖維圓桿的拉伸強度能夠達到2.5GPa，而相應連續纖維筋的拉伸強度筋僅能夠達到2.0GPa或更低。

對于第二種有肋筋，盡管纖維束在筋內的取向度不受纏繞纖維束影響，但纏繞纖維束與已固化預成型筋的粘結強度低，容易脫粘，導致與混凝土結構的握裹力下降，使得增強結構并不能夠充分發揮筋的性能。

對于噴砂筋，一方面，其制備工藝較為復雜，筋表面的纖維含量必須嚴格控制，以滿足沙粒的粘結；同時，其對筋與混凝土結構粘結性能的改善較為有限。

對于光桿筋，纖維的高性能得到非常好的保持，但其表面粘結性能差，錨固困難，限制了其應用。

由上所述，一方面，纖維增強樹脂基復合材料筋需要充分發揮增強纖維的高性能性能，避免制品內纖維取向發生波動；另一方面，為提高纖維與混凝土或其它結構的錨固性能，其表面需要加肋或噴砂。而現有的纖維增強樹脂基復合材料筋(加肋、噴砂或光桿)并不能夠同時滿足上述兩方面的要求。

發明內容

本發明提供了一種高力學性能，且同時具有優異錨固性能的連續纖維增強樹脂基復合材料筋及其制備方法。所要解決的技術問題是克服現有的纖維增強復合材料筋較低力學性能和/或錨固性能的缺陷。

本發明的目的是這樣實現的：

一種表面具有螺紋結構的纖維復合筋的制備方法如下：

步驟一，連續纖維增強脂基復合材料圓桿件的制備

將增強纖維通過拉擠工藝成型復合材料圓桿件：采用拉擠機包括紗架、浸漬槽、圓形高溫口模、后固化爐及牽拉裝置，增強纖維輥固定在紗架上；浸漬槽盛有樹脂基體，在牽拉裝置以10-180cm/min拉擠速率的牽引作用下，增強纖維從紗架褪下，進入浸漬槽內被樹脂基體充分浸漬，然后通過圓形高溫口模，固化成型；進一步通過后固化爐高溫固化，形成連續纖維增強脂基復合材料圓桿件；其中，通過控制連續纖維束用量與拉擠口模直徑，調節纖維增強樹脂基復合材料圓桿件的直徑，制備的連續纖維增強脂基復合材料圓桿件纏繞在輥筒上備用；

步驟二，具有螺紋結構筋的切削加工

利用車削、銑削、研磨或旋風切削工藝，將步驟一制備的連續纖維增強脂基復合材料圓桿件表面全部切削成螺紋結構或僅在其端部切削成螺紋結構；

步驟三，表面涂料處理

螺紋結構切削完成后，切削表面進行噴涂涂料處理；噴涂的涂料是環氧樹脂、乙烯基聚酯樹脂、聚氨酯或聚脲，涂層厚度在30-100微米。

本發明還具有如下特點：

1、如上所述的增強纖維為連續碳纖維束、玻璃纖維束、芳綸纖維束、玄武巖纖維束或超高分子量聚乙烯纖維束中的一種或幾種任一混合；

2、如上所述的采用的樹脂基體、固化劑和催化劑配比如下表所示：

當樹脂基體為乙烯基聚酯樹脂時不需要高溫后固化。

3、如上所述的螺紋結構為國標/國際公制標準螺紋、統一標準螺紋、方螺紋、梯形螺紋或非標準螺紋結構。

4、按如上所述的一種表面具有螺紋結構的纖維復合筋的制備方法制備的一種表面具有螺紋結構的纖維復合筋。