[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

本發明公開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，包括內芯以及包裹在外層的纖維，內芯為形狀記憶合金筋，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、縱向包裹連續纖維；環向纏繞連續纖維、縱向包裹連續纖維分別環向纏繞、縱向包裹于形狀記憶合金筋上。本發明因采用形狀記憶合金材料，并在馬氏體狀態下進行了拉伸，形狀記憶合金筋可以在高溫誘發下從馬氏體轉變成奧氏體，使形狀記憶合金?連續纖維復合筋整體長度具有恢復到初始形態的趨勢，從而在外部約束作用下產生預應力。本發明相比傳統預應力筋，做到了筋材出廠預設預應力的效果，提高了預應力筋的抗腐蝕能力和耐久性，使得預應力筋的適用范圍更廣。

技術領域

本發明涉及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，屬于復合材料筋制備以及建筑結構施工技術領域。

背景技術

傳統預應力混凝土構件施加預應力的方法主要有先張法和后張法，這兩種方法都存在一些缺點，先張法需要錨具、模板以及用來張拉和固定筋材的臺座和張拉設備，一次性投資較大；且先張法預應力筋布置多數為直線型，其他形式布置較為困難。后張法的工序較多，張拉工藝復雜，錨具不能重復使用，錨具的精度要求比較高，且需要在構件上預留孔道，破壞構件整體性。總的來說就是設備繁多，工藝復雜。傳統預應力筋多使用鋼筋或者合金材料，但是金屬材料的耐久性和耐腐蝕性較差，且對預應力大小的控制不穩，預應力損失較大。

纖維增強復合材料（Fiber reinforced composites,FRP）因其輕質高強，抗腐蝕性和耐久性能好且熱膨脹系數與混凝土的相近，近年來被廣泛應用于各類工程中，但FRP材料延性較小，彈性模量較低，且容易發生脆性破壞，所以，如果能改善FRP材料的缺點，提高其延性和彈性模量，不僅能改善傳統預應力筋材的耐久性和不耐腐蝕的問題，也能更好的發揮FRP的優勢。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有問題，提供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。

本發明的目的是這樣實現的，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，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，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、縱向包裹連續纖維；環向纏繞連續纖維、縱向包裹連續纖維分別環向纏繞、縱向包裹于形狀記憶合金筋上；

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；

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

步驟三，將縱向包裹連續纖維縱向包裹均勻分布在形狀記憶合金筋周圍后，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。

所述步驟一中采用的形狀記憶合金筋為帶肋筋、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, 應先用打磨機將鋼筋的兩邊肋除去。

所述步驟二中采用的環向纏繞連續纖維以及步驟三中采用的縱向包裹連續纖維為玄武巖纖維、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、縱向包裹連續纖維的纖維束均勻的分布在形狀記憶合金筋周圍，預成型后，利用電動纏繞機在形狀記憶合金筋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。