原絲直接纏繞封閉型FRP箍筋制備方法

本發明屬于建筑材料和纖維增強復合材料領域，尤其涉及了封閉型frp箍筋制備方法

背景技術：

1、過去二十年，由于纖維增強復合材料(frp)具有輕質、高抗拉強度、良好的耐腐蝕、抗疲勞特性和電磁絕緣性好等特性，在混凝土結構加固改造領域得到廣泛應用。frp筋的使用可以有效避免鋼筋銹蝕引起的問題，提升結構的耐久性與服役壽命，特別是在海洋與橋梁結構中具有較好的應用前景。因此，隨著frp材料研究不斷深入，采用frp直筋與箍筋替代傳統的鋼筋作為箍筋，是目前新興的研究方向。傳統拉擠成型的frp箍筋，在直筋彎曲成箍筋時，會使內部纖維褶皺和外部纖維產生應力集中，從而導致較低的彎曲段抗拉強度，其次，傳統的拉擠成型的frp箍筋，在混凝土保護層剝落后，拉擠frp筋容易在搭接段出現粘結錨固破壞，進而削弱對核心混凝土的約束作用。

2、目前常用的frp箍筋制作工藝是拉擠成型，然后將直線式frp筋彎折從而形成frp箍筋。有實驗研究表明這種制作方式制作的箍筋在其彎曲段的強度會顯著降低，一般為直線部分的20-30％，強度降低的程度與纖維類型、彎曲半徑、箍筋直徑、彎曲工藝、測試方法等因素有關。由于彎曲部分強度的削減，frp箍筋易在彎折處發生斷裂破壞，導致frp箍筋在混凝土梁中無法完全實現預期的抗剪效果。

技術實現思路

1、本發明的目的主要是為了解決傳統拉擠成型以及模壓法frp箍筋制作時所產生的箍筋彎曲處褶皺過多，造成應力集中，減小了彎折強度的問題，進而提出原絲直接纏繞封閉型frp箍筋制作方法。

2、為實現此目的，本發明專利提供如下技術方案：

3、設計制作好的箍筋模具(1)固定在支撐與轉動裝置(2)上，原絲放置在支架上(4)，在繞原絲(5)前用脫模劑(6)在箍筋模具上進行處理，開始纏繞frp原絲的同時把已混合好的frp黏合膠(7)通過浸膠槽(3)均勻涂抹到每一層原絲上，繞到指定圈數時，停止繞絲，靜置一段時間，固化完成后，后進行脫模，最后得到一次成型的封閉式frp箍筋。

4、原絲直接纏繞封閉型frp箍筋制備方法包括如下步驟：

5、步驟一：將原絲(5)固定并伸展開，確保不會扭結或粘連；

6、步驟二：把箍筋模具(1)安裝在支撐與轉動裝置(2)上；

7、步驟三：提前在箍筋模具上刷脫模劑(6)或準備其他脫模措施；

8、步驟四：進行浸膠槽的準備，里面按比例混合frp膠后，放在一旁備用；

9、步驟五：開始纏繞frp箍筋，原絲(5)纏繞在箍筋模具上的同時控制支撐裝置與原絲的松緊度，確保原絲是拉緊的狀態，并不間斷地在每一層上均勻浸滿膠；

10、步驟六：待纏繞完成后，在指定位置處剪斷原絲(3)，在剪斷處采取加固措施，隨后靜置，等待固化；

11、步驟七：待完全固化后，進行脫模，所得到的即為最終封閉式frp箍筋成品。

12、根據權利要求在步驟二中，所選用的箍筋模具(1)材料應備循環利用的性質，其尺寸和形狀可根據設計要求的參數改變而改變。

13、根據權利要求在步驟三中，脫模措施(6)是必要的，既能保證涂膠順利更能保證箍筋完整便捷脫下，其次還保證模具循環利用，增加使用次數，減少生產成本。

14、根據權利要求在步驟五中，原絲(5)是單束、連續繞整根箍筋，單根纖維全長沒有斷開，從而保證彎折處無褶皺，無扭結。

15、根據權利要求在步驟六中，采取加固措施是防止在后續箍筋用于梁柱等結構中，防止纖維絲在纏繞終端處崩開。

16、根據權利要求在步驟七中，脫模時，frp箍筋需整體一次性全部取下，否則會造成纖維絲斷開，影響最終強度。

17、與現有技術相比較,本發明對比已有技術具有以下創新點：

18、本發明的frp箍筋在彎折處纖維無褶皺，應力過渡順滑，避免了使用frp直筋彎折制作箍筋引起的纖維褶皺及相應的纖維在彎折處強度利用率不高的缺點；

19、本發明制成的封閉式frp箍筋，無錨固彎鉤，可以節省原材料，從根本上改善frp筋的錨固性能；

20、相對于封閉條帶式frp箍筋，能更好地防止保護層過早脫落，纖維形成的曲線更光滑，應力集中更弱，箍筋強度更高；

21、首創使用frp原絲直接制作箍筋，避免了其他方式多次工序對原絲的損傷，原絲利用率高，沒有像其余frp箍筋走原絲到直筋到帶錨固段箍筋或原絲到frp布到條帶式箍筋，而是直接由原絲制成箍筋。

22、與現有技術相比較,本發明對比已有技術具有以下優勢:

23、單束原絲連續繞到底，箍筋僅在纏繞起始和終了位置處切斷；

24、使用模具生產箍筋，模具可多次使用，降低生產成本；

25、相對于模壓法成型，節省原材料，施工方便，纖維不中斷受力更合理。

技術特征：

1.原絲直接纏繞封閉型frp箍筋，其特征在于：把設計制作好的箍筋模具（1）固定在支撐與轉動裝置（2）上，原絲放置在支架上（4），在繞原絲（5）前用脫模劑（6）在箍筋模具上進行處理，開始纏繞frp原絲的同時把已混合好的frp黏合膠（7）通過浸膠槽（3）均勻涂抹到每一層原絲上，繞到指定圈數時，停止繞絲，靜置一段時間，固化完成后，后進行脫模，最后得到一次成型的封閉式frp箍筋。

2.根據權利要求1所述的封閉式frp箍筋，其特征在于，箍筋體是由原絲直接纏繞完成，沒有原絲先制成成為frp布或直筋之類的中間加工步驟。

3.根據權利要求1所述的封閉式frp箍筋，其特征在于箍筋體形成是由frp原絲單根束一層層疊加、一圈圈依次順序纏繞組成為單根無錨固彎鉤的箍筋。

4.根據權利要求1所述的封閉式frp箍筋，其特征在于，箍筋模具可根據設計要求通過更改模具的形狀尺寸進而更改箍筋形狀和尺寸。

5.根據權利要求1所述的封閉式frp箍筋，其特征在于箍筋模具上需要脫模措施，以保證箍筋完整取下以及模具多次循環利用。

6.封閉式frp箍筋彎折處無褶皺制作方法，其特征在于：包括如下步驟，

7.根據權利要求在步驟二中，所選用的箍筋模具（1）材料應備循環利用的性質，其尺寸和形狀可根據設計要求的參數改變而改變。

8.根據權利要求在步驟三中，脫模措施（6）是必要的，既能保證涂膠順利更能保證箍筋完整便捷脫下，其次還保證模具循環利用，增加使用次數，減少生產成本。

9.根據權利要求在步驟五中，原絲（5）是單束、連續繞整根箍筋，單根纖維全長沒有斷開，從而保證彎折處無褶皺，無扭結。

10.根據權利要求在步驟六中，采取加固措施是防止在后續箍筋用于梁柱等結構中，防止纖維絲在纏繞終端處崩開。

11.根據權利要求在步驟七中，脫模時，frp箍筋需整體一次性全部取下，否則會造成纖維絲斷開，影響最終強度。

技術總結
本發明公開了一種原絲直接纏繞封閉型FRP箍筋制備方法，屬于建筑材料和纖維增強復合材料領域。所述的單根封閉式FRP箍筋的形狀可根據設計需求進行變更。本發明為解決現有傳統FRP箍筋制作工藝在彎折處會有褶皺，FRP筋的彎曲會使內部纖維褶皺和外部纖維應力集中，從而導致較低的彎曲段抗拉強度。所述原絲直接纏繞封閉型FRP箍筋制作方法是把FRP原絲纏繞到設計好的箍筋模具上，并在纏繞的過程中，把膠浸漬在原絲的每一層中，隨后固化、脫模，形成成品。本發明制備的封閉式FRP箍筋，具有彎折處抗拉強度高，理論上無纖維褶皺和扭結，成品無錨固彎鉤，可以節省原材料，從根本上改善FRP箍筋的錨固性能，減少生產成本，模具拆卸方便、造價低等優點，使用FRP原絲直接制作箍筋，避免了其他方式多次工序對原絲的損傷，可規模化、標準化制作FRP箍筋，形成行業規范。

技術研發人員：蔣濟同,宋巖超,杜德潤,董坤,賀沖,高瑜,李萍萍
受保護的技術使用者：中國海洋大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21