一種連續生產聚丙烯帶纏繞包裹鋼筋形成復合筋的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑領域用增強材料，具體涉及一種連續生產聚丙烯帶纏繞包裹鋼筋 形成復合筋的方法，此復合鋼筋可作為腐蝕性環境下增強混凝土的箍筋使用。
【背景技術】
[0002] 混凝土是當今世界上應用范圍最為廣泛的建筑材料，混凝土具有相對高的壓縮強 度，而它的拉伸強度卻很低，因而混凝土結構通常采用鋼筋等材料增強其拉伸應力，以使其 承受結構荷載；鋼筋在混凝土結構中以加強縱筋和箍筋的組合形式應用，兩者缺一不可。通 常加強縱筋兩端（或一端）需要彎曲到90°，而箍筋兩端需要彎曲到135°而中間彎曲到 90°，由于建筑結構的多樣性，加強縱筋和箍筋需要根據現場要求彎曲，以滿足結構工程。
[0003] 當處于腐蝕性環境中，雖然存在混凝土提供的保護，但基礎結構中的增強用的鋼 筋的腐蝕而由此引發的結構的長期穩定性是值得懷疑的。環氧涂層鋼筋被用于腐蝕性環境 中增強混凝土結構，但環氧樹脂涂層仍然存在一些問題，同時導致增強用鋼筋價格的上升， 我國的環氧涂層鋼筋相關標準見中華人民共和國建筑工業行業標準：JG3042-1997,環氧 樹脂涂層厚度為0. 18-0. 30_，不得有少于0. 13_的涂層，此外，還可以采用不銹鋼筋以解 決普通增強用鋼筋腐蝕問題，但價格的增加有時是難以接受的。
[0004] 纖維增強聚合物復合材料筋（fiber reinforced polymer composites rebar，簡 稱FRP筋）被認為是腐蝕性環境下混凝土結構用鋼筋的理想替代品，根據所用的增強纖維 不同，可以分為：玻璃纖維增強（GFRP)筋，芳綸纖維增強（AFRP)筋、碳纖維增強（CFRP)筋 和混雜纖維增強（HFRP)筋，增強用樹脂可以是熱固性、熱塑性，但纖維增強熱塑性復合筋 沒有工業化，市面上的筋材都是熱固性FRP筋，它們不能彎曲，也不具備可焊接性能。
[0005] 多種增強用筋材性能、性價比，見表1【M Sayyar et al. Low -cost glass fiber composites with enhanced alkali resistance tailored towards concrete reinforcement. Constr Build Mater2013 :44 :458-63. ]〇
[0006] 表1 :各種增強用筋材的的性能、性價比（以直徑為12. 5mm說明）
[0007]
[0008] 表1說明，對于腐蝕性環境下的混凝土結構中采用FRP筋和環氧涂層鋼筋取代 鋼筋的重要性和經濟性，基于巨大的研究熱情和商業應用需要，各國由此制定相關的標準 [ACI Committee440. Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars. ACI440. 1R-06. A. C. I.，Farmington Hills，MI. 44 :2006.纖維增強復合材 料建設工程應用技術規范（GB50608-2010)】。GFRP筋被認為是腐蝕性環境中，基于混凝土 結構性能與價格之間平衡，它是鋼筋最理想的替代品，但GFRP筋不能現場彎曲。
[0009] 為了解決腐蝕環境中混凝土結構中的箍筋問題，纖維增強復合材料建設工程應用 技術規范（GB50608-2010)提出兩種方案：采用環氧樹脂涂層鋼筋和FRP筋。
[0010] 對于腐蝕條件下混凝土使用的箍筋，一個最容易想到的方案是直接彎曲環氧樹脂 鋼筋作為箍筋使用，但在彎曲時，鋼筋和環氧樹脂同時被拉伸，根據文獻【趙科。鋼筋、FRP筋 彎曲方程式。工業建筑（增刊），2009年，66-72】相關的計算公式和表2的內容，對于箍筋常 用的90°、135°彎曲，要求鋼筋和環氧樹脂的延伸率在10 - 20%之間，鋼筋可滿足，但環 氧樹脂延伸率通常在5 %以內，因而預計在此角度彎曲，環氧樹脂出現裂紋或從鋼筋表面脫 落；對此環氧涂層鋼筋相關標準JG3042-1997有如下說明：在涂層鋼筋彎曲試驗中，在被 彎曲鋼筋的外半圓范圍內，不應有肉眼可見的裂紋或失去粘著的現象出現。這樣的表述說 明彎曲時容易出現問題，只是檢驗的方式采用肉眼觀察，而一般人的肉眼可以觀察到IOym 以上的裂紋，在此以下，則不同的人觀察能力存在差異；如果出現肉眼可見的裂紋或失去粘 著的現象，J63042-1997提出還可以采用修補材料進行修補后處理；但同時也提出：在涂層 鋼筋經過彎曲加工后，若加工區段僅有發絲（注：人體頭發絲直徑為50-70 μ m之間）裂縫， 涂層和鋼筋之間沒有可察覺的粘著損失，可不必修補。顯然，對于彎曲導致環氧樹脂出現裂 紋或從鋼筋表面脫落問題，JG3042-1997提出的方案比較模糊，可能是兼顧多方因素的結 果。雖然環氧樹脂鋼筋可以現場彎曲成箍筋使用，但彎曲容易導致環氧樹脂出現問題，使得 彎曲部位抗腐蝕能力下降。
[0011] FRP筋：將增強用的纖維浸膠后，通過模壓方式成為箍筋，并且GB50608-2010提出 為了盡量保留FRP筋彎曲部位的力學性能，避免出現由于更大的彎曲角度而導致FRP筋剪 切破壞，FRP筋彎曲角度限制在90°以內，彎曲部位的彎折直徑與箍筋的直徑的比值大于 6。目前市面上出現的作為箍筋的6FRP筋通常彎曲角度限制在90°以內，且是U型的結構， 可以單獨采用一個U型箍筋或將兩個U型箍筋疊合（需要捆扎連接，如采用環氧樹脂浸漬 玻纖束后捆扎）成為封閉環結構，一定程度適應施工現場要求，這種U型GFRP箍筋需要定 制式生產，U型箍筋不具備現場加工能力；同時，這種結構的箍筋與鋼筋形成的箍筋存在一 定的差異，進而影響到箍筋的應用效果，如容易出現兩個U型箍筋疊合處的連接破壞。
【發明內容】
[0012] 為了研究出一種可以像鋼筋一樣，根據需要現場彎曲的復合鋼筋，作為箍筋使用 且防腐蝕性能良好，尤其是彎曲部位不能出現損壞，如下的技術方案較好。
[0013] 在拉擠-纏繞設備上連續生產聚丙烯-鋼筋復合物，其中聚丙烯帶環向纏繞，將鋼 筋完全包裹在內層，加熱熔融聚丙烯，冷卻后聚丙烯將鋼筋完全包裹。
[0014] 有利的，在拉擠-纏繞設備上連續生產聚丙烯-鋼筋復合物，其中鋁帶、聚丙烯帶 同步環向纏繞，形成內部是鋼筋、中間層是聚丙烯，最外層是鋁帶的結構，加熱熔融聚丙烯， 冷卻后鋁帶、聚丙烯將鋼筋完全包裹，解除鋁帶后形成聚丙烯-鋼筋復合物。
[0015] 有利的，鋼筋直徑為Φ4πιπι-Φ12πιπι的變形鋼筋，此類鋼筋以圓盤形式銷售。
[0016] 由此制造的聚丙烯包裹鋼筋復合物，作為腐蝕性環境下增強混凝土的箍筋使用。
[0017] 本發明說明如下
[0018] 為了提高鋼筋的防腐蝕能力，采用在鋼筋表面覆蓋高分子材料，利用高分子材料 的阻隔作用是一種比較好的方案；由于熱固性高分子材料（如環氧樹脂）斷裂延伸率普遍 比較低，在彎曲時由于拉伸作用，使得熱固性高分子材料容易斷裂，因而本發明不采用。
[0019] 本發明人認為熱塑性高分子材料包覆鋼筋可提高其耐腐蝕性能并滿足彎曲要求， 在眾多熱塑性高分子材料方面，綜合多方面因素，聚丙烯是一種比較好的選擇，文獻【張曉 明、劉雄亞.纖維增強熱塑性復合材料及其應用.北京：化學工業出版社，2007年】說明如 下：
[0020] 聚丙烯24小時的吸水率為其自身重量的O.Olwt%，飽和吸水率為0.03- 0.04wt% (不足環氧樹脂的十分之一），伸長率方面：屈服10-20% (與鋼筋斷裂伸長率接 近），斷裂>200 %，成型收縮率：1. 0-2. 0 %，壓縮強度39- 56MPa，其余見此文獻。
[0021] 由于腐蝕性介質通常需要溶解在水中再侵蝕鋼筋，如果鋼筋表面被聚丙烯材料包 裹，則由于其極低的吸水性，因而可以阻擋腐蝕性介質的侵入而保護鋼筋，聚丙烯材料也具 有很好的耐酸堿能力，并作為混凝土增強用纖維材料使用，以減緩或