一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋及其制作方法，涉及建筑材料与建筑结构技术领域。为了解决现有钢螺旋箍筋易锈蚀、耐久性不足和FRP螺旋箍筋制作困难、成本较高且成型时易发生弯曲损伤、约束效率不高等问题。本发明专利技术包括箍筋体。箍筋体的空间形状为相互交叉的三维螺旋体，截面形状为宽度远大于厚度的矩形。箍筋体的制作方法为将纤维浸润树脂形成FRP条带沿一个方向螺旋缠绕至指定位置后，再反向缠绕至起始位置，然后固化、脱模。本发明专利技术所述箍筋性能优异、制作简单、施工方便、成本较低，可用于梁、柱等混凝土构件。

A FRP cross wound spiral stirrup and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋及其制作方法
本专利技术涉及一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋及其制作方法
技术介绍
当前，钢筋混凝土广泛应用于建筑物中。据统计，我国现存的各种建筑物总面积在100亿m2以上，其中绝大多数钢筋混凝土结构在长期使用过程中混凝土中的钢筋在各种侵蚀性介质作用下发生锈蚀，最终导致混凝土结构在未达到设计基准期的情况下提早丧失使用功能；根据国内外调查表明，21世纪钢筋混凝土结构破坏的首要原因就是钢筋锈蚀，且是造成钢筋混凝土结构耐久性降低的首要因素，已给世界各国造成巨大的经济损失。据统计，我国每年因钢筋锈蚀造成直接经济损失约为3000亿元，约占国内生产总值的0.3％。用不腐蚀材料代替钢筋已成为解决钢筋锈蚀问题的根本途径。纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymer，缩写为FRP)与钢筋材料相比具有高强，轻质，抗疲劳，耐腐蚀以及可设计性强等优点。因此，在混凝土结构中使用FRP筋作为替代钢筋，是避免钢筋受腐蚀的一种可行措施。而混凝土中最先发生锈蚀的钢筋是最外层箍筋。箍筋锈蚀之后，对混凝土和纵筋约束能力下降，并能将锈蚀传给纵筋，造成结构耐久性的进一步丧失，由此，采用FRP箍筋代替钢箍筋可有效提升混凝土结构耐久性。现有的FRP箍筋通常是在树脂完全固化之前，将拉挤成型的FRP棒材弯曲而成，容易发生内侧纤维扭结、外侧纤维断裂，降低FRP箍筋的抗拉强度和模量，进而影响约束效率。此外，对于现有FRP搭接箍筋，还存在搭接段容易过早发生粘结滑移破坏的缺点；对于现有FRP螺旋箍筋，还存在约束效率不足、制作困难、成本较高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种耐腐蚀、约束效率高、制作简单、成本较低且施工方便的FRP交叉缠绕螺旋箍筋。本专利技术提供的一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋，实现无搭接整体往返螺旋缠绕，解决现有FRP搭接箍筋搭接段过早发生粘结滑移破坏问题；本专利技术为双层FRP条带的三维交叉螺旋体，实现箍筋体结构各向均匀等强度，解决现有FRP螺旋箍筋不重叠，约束效率低的问题；本专利技术制作方法采用全自动缠绕，模具简单，可控制FRP条带缠绕方向和间距，解决现有FRP螺旋箍筋模具复杂，制作困难，成本高的问题；本专利技术为相互交叉的三维螺旋体，箍筋体为一个整体结构，施工方便，解决现有FRP箍筋施工困难的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种FRP交叉缠绕箍筋包括箍筋体，所述箍筋体的空间形状为相互交叉的三维螺旋体，为采用FRP条带在模具上由一端螺旋缠绕至指定位置后，再反向交叉螺旋缠绕至起始位置成型，箍筋体的横截面形状为宽度远大于厚度的矩形。一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋的制作方法包括如下步骤：步骤一：安装模具：将特定形状的模具(圆形或矩形)安装到缠绕机上；步骤二：成型：将连续的纤维放入盛有液态树脂的浸胶槽内充分浸润并形成FRP条带；步骤三；缠绕：将FRP条带(2)的一头用固定装置(8)固定于模具(4)的缠绕起点，开启缠绕机转动模具(4)，并用横移装置(7)拉拽FRP条带(2)从模具的一端在模具(4)表面运动至指定位置后，再反向拉拽至起始位置，并与起始处的FRP条带(2)一起固定，形成有一定交叉角的三维交叉螺旋体；步骤四：固化：将交叉缠绕完毕FRP条带(2)和模具(4)整体放入加热槽或加热室中，使模具(4)上的FRP条带(2)固化；步骤五：脱模：将固化后的FRP条带(2)和模具(4)放在脱模机上进行脱模；步骤六：裁剪：对脱模后的箍筋体(1)的两端进行裁剪，去掉突出的部分，形成齐整的平面，得到最终的FRP交叉螺旋箍筋成品。本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：1、本专利技术所述的FRP交叉缠绕螺旋箍筋，主要应用混凝土截面形状为圆形或矩形梁、柱构件，能够有效的避免构件中钢箍筋的锈蚀问题，提高混凝土构件和结构整体的耐久性。2、本专利技术所述的FRP交叉缠绕螺旋箍筋，为空间笼网结构，对于混凝土和纵筋的约束能力强，能有效提高混凝土构件的抗压强度。3、本专利技术所述FRP交叉缠绕螺旋箍筋，截面形式为宽度远大于厚度的FRP条带，在制作时纤维扭结或断裂少，抗拉强度高，进而约束效率高。4、本专利技术所述FRP交叉缠绕螺旋箍筋，采用全自动化连续缠绕制，生产效率高，生产成本低。5、本专利技术所述FRP交叉缠绕螺旋箍筋，在施工时可以整体放入混凝土模具的指定位置，省去许多箍筋的绑扎工作，可极大提高施工效率。附图说明为了更清楚、形象地说明本专利技术的技术方案，下面将本专利技术所需要的附图进行简单介绍：图1是本专利技术FRP交叉缠绕螺旋箍筋制作方法工艺流程图；图2是本专利技术中箍筋体(1)的形状为圆形截面时的结构示意图；图3是本专利技术中箍筋体(1)的形状为矩形截面时的结构示意图；图4是本专利技术的一个实例，为配置圆形箍筋体(1)的混凝土配筋骨架示意图；图5是本专利技术的一个实例，为配置矩形箍筋体(1)的混凝土配筋骨架示意图；图中：1-箍筋体；2-FRP条带；3-纤维；4-模具；5-缠绕机；6-浸胶槽；7-横移装置；8-固定装置；9-纵筋。具体实施方式下面结合两个实例和附图1至5对本专利技术进一步说明。本专利技术为了解决现有钢螺旋箍筋易锈蚀、耐久性不足和FRP螺旋箍筋制作困难、成本较高且成型时易发生弯曲损伤、约束效率不高等问题，提出了一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋及其制作方法。具体实施步骤见下：步骤一：安装模具：将模具(4)安装到缠绕机(5)上；步骤二：成型：将连续的纤维(3)放入盛有液态树脂的浸胶槽(6)内充分浸润树脂并形成FRP条带(2)；步骤三；缠绕：将FRP条带(2)的一头用固定装置(8)固定于模具(4)的缠绕起点，开启缠绕机转动模具(4)，并用横移装置(7)拉拽FRP条带(2)从模具的一端在模具(4)表面运动至指定位置后，再反向拉拽至起始位置，并与起始处的FRP条带(2)一起固定，形成有一定交叉角的三维交叉螺旋体；步骤四：固化：将交叉缠绕完毕的FRP条带(2)和模具(4)整体放入加热槽或加热室中，使模具(4)上的FRP条带(2)固化；步骤五：脱模：将固化后的FRP条带(2)和模具(4)放在脱模机上进行脱模。步骤六：裁剪：对脱模后的箍筋体(1)的两端进行裁剪，去掉突出的部分，形成齐整的平面，得到FRP交叉螺旋箍筋成品。实例一采用附图1所示装置制作如图3所示的圆形箍筋体(1)，将特定尺寸的圆形模具(4)安装在缠绕机上，牵引连续的纤维(3)至盛有液态树脂的浸胶槽(6)充分浸润，将浸润充分的纤维(3)通过横移装置(7)的口槽形成厚度为5mm，宽度为50mm的FRP条带(2)，将完全成型的FRP条带(2)牵引至圆形模具的一端，调整FRP条带(2)与圆形模具的轴线成一定的角度(α＝45°)，然后用固定装置(8)固定好，开启缠绕机转动圆形模具，用横移装置(7)拉拽FRP条带(2)从模具(4)的一端在模具(4)表面运动至指定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋，其特征在于，所述一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋包括：箍筋体(1)，箍筋体(1)的空间形状为相互交叉的三维螺旋体，箍筋体(1)为将纤维浸润树脂形成的FRP条带(2)由一端螺旋缠绕至指定位置后，再反向交叉螺旋缠绕至起始位置成型，箍筋体(1)的横截面形状为宽度远大于厚度的矩形。/n

【技术特征摘要】
1.一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋，其特征在于，所述一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋包括：箍筋体(1)，箍筋体(1)的空间形状为相互交叉的三维螺旋体，箍筋体(1)为将纤维浸润树脂形成的FRP条带(2)由一端螺旋缠绕至指定位置后，再反向交叉螺旋缠绕至起始位置成型，箍筋体(1)的横截面形状为宽度远大于厚度的矩形。


2.根据权利要求1所述一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋，其特征在于：所述相互交叉的三维螺旋体的中心线是一条按照螺距往返缠绕，并形成交叉角的连续三维交叉螺旋线。


3.根据权利要求1所述一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋,其特征在于：所述螺旋箍筋体的螺距不大于80mm或dcor/5，dcor为按箍筋内表面确定的混凝土核心截面直径，且不小于40mm。


4.根据权利要求1所述一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋，其特征在于：FRP条带(2)缠绕角度α为45°～80°。


5.一种FRP交叉缠绕螺旋箍筋的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括如下步骤：
步骤一：安装模具：将特定形状的模具(4)安装到缠绕机(5)上；
步骤二：成型：将连续的纤维(3)放入盛有液态树脂的浸胶槽(6)内充分浸润树脂并形成FRP条带(2)；
步骤三；缠绕：将FRP...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘越，顾明洋，张宏涛，朵永玉，韩强，白玉磊，田学帅，韦青，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11