[發明專利]一種預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的制備及其使用方法

有效

• 申請號: 201911388044.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111070735B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 楊洋;張冠軍;邢翔
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B29C70/68
• 分類號: B29C70/68;E04G21/12
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

1.一種預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的制備方法，其特征在于，包括內芯以及包裹在外層的纖維，所述內芯為形狀記憶合金筋（1），纖維采用纖維增強復合材料制作, 纖維包括環向纏繞連續纖維（2）、縱向包裹連續纖維（3）；環向纏繞連續纖維（2）、縱向包裹連續纖維（3）分別環向纏繞、縱向包裹于形狀記憶合金筋（1）上；

包括以下生產步驟：

步驟一，在低于相變溫度的溫度環境下對處在馬氏體狀態下的初始記憶合金筋進行機械拉伸，拉伸長度在完全可恢復應變以內，得到形狀記憶合金筋（1）；

步驟二，采用浸漬樹脂混合物的環向纏繞連續纖維（2）對形狀記憶合金筋（1）進行環向纏繞，以填補形狀記憶合金筋（1）肋間的空隙，環向纏繞連續纖維（2）為無捻粗紗；

步驟三，將縱向包裹連續纖維（3）縱向包裹均勻分布在形狀記憶合金筋（1）周圍后，得到復合筋材，充分浸漬在樹脂混合物中，通過預成型模具將復合筋材拉擠預成型，得到預成型的筋材；

步驟四，考慮到固化階段的溫度會對形狀記憶合金筋（1）的形變產生影響，將步驟三中所述預成型的筋材錨固在臺座上，送入固化模具中固化成型，最終得到預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）。

2.根據權利要求1所述的一種預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的制備方法，其特征在于，所述步驟一中采用的形狀記憶合金筋（1）為帶肋筋、光圓筋或形狀記憶合金絞線；若帶肋筋帶有對稱的縱向通長兩肋, 應先用打磨機將帶肋筋的兩邊肋除去。

3.根據權利要求1所述的一種預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的制備方法，其特征在于，所述步驟二中采用的環向纏繞連續纖維（2）以及步驟三中采用的縱向包裹連續纖維（3）為玄武巖纖維、碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維；

步驟三中將縱向包裹連續纖維（3）均勻分布在形狀記憶合金筋周圍后，充分浸漬在樹脂混合物中，通過預成型模具將復合筋材拉擠預成型，拉擠作用使環向纏繞連續纖維（2）、縱向包裹連續纖維（3）的纖維束均勻的分布在形狀記憶合金筋（1）周圍，預成型后，利用電動纏繞機在形狀記憶合金筋（1）表面勒出環向的肋痕，復合筋的肋的尺寸可以通過機器調節，然后在固化模具中固化成型。

4.根據權利要求1所述的一種預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的制備方法，其特征在于，所述預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）采用的樹脂為熱固性樹脂,采用電阻式恒溫固化爐完成預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）的固化成型；所述樹脂混合物為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基樹脂。

5.根據權利要求1-4任意一項權利要求所述的制備方法制備的預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋的使用方法，其特征在于，使用先張法，包括以下生產步驟：

步驟1），將若干根預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）穿過模板，為防止混凝土澆筑、養護過程中水泥水化產生的溫度變化對預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋產生影響，用夾具將預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋兩端錨固在臺座或鋼模上；

步驟2），澆筑混凝土，在混凝土養護達到不低于混凝土設計強度值的75%且構件溫度降到相變溫度以下后，撤掉預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋兩端錨具（6）；

步驟3），加熱預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋至相變溫度以上，加熱方式為電熱法或混凝土構件外部加熱法；

電熱法的步驟為，根據形狀記憶合金的相變溫度選擇相應的加熱功率以及相應的加熱機具，用并聯或是逐根的方式對預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋兩端預留的合金錨固段（4）進行通電加熱，也可以采用蒸汽加熱、火爐加熱、紅外線加熱或微波加熱法混凝土構件外部加熱法，將混凝土構件整體升溫至形狀記憶合金筋相變溫度以上；當形狀記憶合金筋溫度升高至馬氏體逆相變溫度以上后，形狀記憶合金在高溫誘發下從馬氏體轉變成奧氏體，使得預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）長度具有縮小至初始狀態下形狀記憶合金筋長度的趨勢，通過混凝土與預應力形狀記憶合金-連續纖維復合筋（5）之間的粘結力使混凝土構件獲得預應力；預應力混凝土構件完成后，剪掉兩端多余的合金錨固段（4）。