一种封闭式矩形截面FRP箍筋及其制作方法技术

一种封闭式矩形截面FRP箍筋及其制作方法，它涉及建筑与桥梁结构技术领域。本发明专利技术为解决现有传统拉挤成型工艺制备的圆形截面FRP箍筋弯曲段强度低以及搭接连接方式容易导致粘结滑移破坏的问题。箍筋包括箍筋体箍筋体为采用浸润树脂的FRP束沿箍筋周长方向逐层缠绕成型，箍筋体沿垂直于周长方向的横截面形状为矩形。方法包括选择模具；浸胶；缠绕；固化；脱模；切割。本发明专利技术用于建筑混凝土施工。

A closed rectangular section FRP stirrup and its manufacturing method

A closed rectangular section FRP stirrup and its manufacturing method relates to the technical field of building and bridge structure. The present invention solves the problem that the bending strength of the round section FRP stirrups prepared by the traditional pultrusion process is low, and the bonding connection mode is easy to lead to the bond slip failure. The stirrups consist of stirrups, and the stirrups are formed by layer by layer winding along the hoop circumference of the FRP beam with the infiltrating resin. The shape of the cross section of the stirrups along the vertical direction is rectangular. The method includes selecting mold, dipping, winding, curing, demoulding and cutting. The invention is used for building concrete construction.

【技术实现步骤摘要】
一种封闭式矩形截面FRP箍筋及其制作方法
本专利技术涉及一种封闭式矩形截面FRP箍筋及其制作方法。
技术介绍
钢筋混凝土结构是目前应用最广的土木工程结构，由作为增强材料的钢筋和混凝土基体组成。在温度、湿度、二氧化碳气体、氯离子等环境因素作用下，混凝土内部的碱性降低会引起钢筋锈蚀，锈蚀产物体积膨胀进而导致混凝土保护层受拉开裂，在侵蚀性介质和应力共同作用下，钢筋锈蚀加剧且力学性能明显退化，最终导致钢筋混凝土结构在未达到设计基准期的情况下提前丧失了使用功能，特别是暴露在侵蚀性环境下的厂房、桥梁及海洋结构。国内外调查表明，钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性失效的首要原因，给世界各国带来巨额经济损失。2015年我国启动了“我国腐蚀状况及控制战略研究”重大咨询项目，对全国包括交通、建筑、水利等30多个行业进行调查研究，初步统计结果表明钢筋锈蚀成本约占当年GDP的3.34％，总额超过21000亿元。为从根本上避免钢筋锈蚀的问题，材料替换方法被认为是最有效的技术途径。纤维增强复合材料Fiber-ReinforcedPolymer,FRP具有质量轻、抗拉强度高、抗疲劳、耐腐蚀性好以及可设计性强的优点，采用FRP筋替代传统钢筋作为混凝土结构的增强材料，避免钢筋锈蚀引起的耐久性问题，符合未来工程结构的发展方向。由于箍筋处于构件截面的外边缘，最先受到侵蚀性介质的不利影响，箍筋的锈蚀进一步引起纵筋锈蚀，致使结构逐步丧失耐久性，采用FRP箍筋替代钢箍筋可有效解决耐久性问题。FRP筋是由纤维材料与树脂基体材料按一定比例混合，并经过拉挤成型工艺形成的高性能复合材料。然而，传统拉挤成型工艺制备的圆形截面FRP箍筋在弯曲成型的过程中，其弯曲段内层纤维会发生褶皱，从而引起FRP箍筋弯曲段应力集中，造成FRP箍筋弯曲段强度相对于FRP筋平直段强度大幅度降低。此外，传统拉挤成型工艺制备的FRP箍筋是非闭合的，需要足够的搭接长度。当混凝土保护层剥落后，非闭合的FRP箍筋会发生粘结滑移破坏，从而造成其对混凝土的约束效果以及抗剪性能显著下降。针对传统圆形截面FRP箍筋弯曲段强度低和非闭合的缺陷，本专利技术提出一种可有效避免上述问题的新型封闭式矩形截面FRP箍筋，并对其截面形式和成型工艺进行优化。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有传统拉挤成型工艺制备的圆形截面FRP箍筋弯曲段强度低以及搭接连接方式容易导致粘结滑移破坏的问题，进而提出一种封闭式矩形截面FRP箍筋及其制作方法。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种封闭式矩形截面FRP箍筋包括箍筋体，箍筋体为采用浸润树脂的FRP束沿箍筋周长方向逐层缠绕成型，箍筋体沿垂直于周长方向的横截面形状为矩形。一种封闭式矩形截面FRP箍筋的制作方法包括如下步骤：步骤一：选择模具：根据所需箍筋体的尺寸及形状选择合适的模具；步骤二：浸胶：将FRP束从纱架中引出，放入浸胶槽中，然后再浸胶槽中加入热固性树脂基体，将FRP束充分浸润；步骤三：缠绕：将浸胶后的FRP束逐层缠绕在模具的外表面上；步骤四：固化：将缠绕好后的FRP束连同模具一同放入到高温固化炉内固化；步骤五：脱模：将固化后的FRP束和模具放到脱模机上进行脱模，使固化完毕的FRP束与模具相互脱离；步骤六：切割：将脱模后的FRP束放在数控机床上，切割成指定宽度的箍筋体。本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：本专利技术提供了一种封闭式矩形截面FRP箍筋，应用于混凝土结构中，可以采用一种形式或者某几种不同形状的箍筋进行组合使用。同时本专利技术还提供封闭式矩形截面FRP箍筋的制作方法，相对基于拉挤成型的圆形截面FRP箍筋，封闭式矩形截面FRP箍筋采用连续缠绕成型，可有效缓解其弯曲段应力集中，受力过程中不会出现传统FRP箍筋滑移的现象，能充分利用FRP箍筋抗拉强度，增强约束效果和抗剪切性能，提高FRP箍筋利用效率，使结构构件的延性可以提高100％以上。利用FRP材料的高强轻质、耐腐蚀和耐疲劳性能好等优异性能，相对基于拉挤成型的圆形截面FRP箍筋，配置封闭式矩形截面FRP箍筋的混凝土结构具有以下优点：1、有效避免混凝土结构中钢筋锈蚀问题的产生，提高了混凝土结构的耐久性和安全性。特别适用于侵蚀性环境中的基础设施，如海洋工程、桥梁、码头等。考虑结构的全寿命设计，采用新型封闭式矩形截面FRP箍筋代替钢箍筋，避免钢筋锈蚀问题带来的高额维修费用，可获得明显的技术经济效益。2、增加了对混凝土核心区的约束性能。钢箍筋屈服以后，由于其约束应力保持恒定，其约束效果不再增加；FRP是线弹性材料，其约束应力随着变形的增加而不断增大，能取得比钢箍筋更加优越的约束作用。另外，相对于钢箍筋，新型封闭式矩形截面FRP箍筋有效约束区域大，约束效果更佳。3、相对于传统拉挤成型的非闭合式FRP箍筋，新型封闭式矩形截面FRP箍筋采用缠绕成型，避免了其弯曲段纤维褶皱的发生，减缓了其弯曲段应力集中；由于新型封闭式矩形截面FRP箍筋采用连续纤维一次缠绕而成，避免了粘结滑移，能充分利用FRP箍筋抗拉强度，增强约束效果，提高了FRP箍筋的材料利用效率。4、新型封闭式矩形截面FRP箍筋是在工厂预先成型，可根据需求，将各种形式的新型封闭式矩形截面FRP箍筋进行组合，形成复合式新型封闭式矩形截面FRP箍筋，显著提升制作精度，大幅度降低了现场施工难度。附图说明图1是本专利技术封闭式矩形截面FRP箍筋的制作方法工艺流程图；图2是本专利技术中FRP束2在被切割成指定宽度的箍筋体1时的结构示意图；图3是本专利技术中箍筋体1的形状为矩形或菱形时的结构示意图；图4是本专利技术中箍筋体1的形状为圆形时的结构示意图；图5是本专利技术中圆形箍筋体1和矩形箍筋体1组合使用时的结构示意图；图6是本专利技术中多个不同尺寸的矩形箍筋体1组合使用时的结构示意图；图7是本专利技术的一个实施例，在同一截面上配置单个圆形箍筋体1的混凝土构件示意图；图8是本专利技术的一个实施例，在同一截面上配置多个圆形箍筋体1的混凝土构件的截面示意图；图9是本专利技术的一个实施例，在同一截面上配置单个矩形箍筋体1的混凝土构件示意图；图10是本专利技术的一个实施例，在同一截面上配置不同尺寸的矩形箍筋体1组合的混凝土构件的截面示意图；图11是本专利技术的一个实施例，在同一截面上配置圆形箍筋体1和矩形箍筋体1组合的混凝土构件的截面示意图。图中箍筋体1；FRP束2；浸胶槽3；纱架4；滤嘴5；模具6；筋材7。具体实施方式具体实施方式一：结合图3至图11说明本实施方式，本实施方式所述一种封闭式矩形截面FRP箍筋包括箍筋体1，箍筋体1为采用浸润树脂的FRP束2沿箍筋周长方向逐层缠绕成型，箍筋体1沿垂直于周长方向的横截面形状为矩形。具体实施方式二：结合图3至图11说明本实施方式，本实施方式所述箍筋体1矩形横截面的厚度D为3mm～10mm，箍筋体1矩形横截面的宽度B为10mm～30mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。本实施方式中箍筋体1矩形横截面的厚度D和箍筋体1矩形横截面的宽度B的范围值均为常用的较优范围值，在实际应用过程中可根据实际需求进行选择，并不局限于上述范围值内。具体实施方式三：结合图3至图11说明本实施方式，本实施方式所述箍筋体1沿周长方向的横截面形状为封闭的圆形、菱形或矩形。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封闭式矩形截面FRP箍筋，其特征在于：所述一种封闭式矩形截面FRP箍筋包括箍筋体(1)，箍筋体(1)为采用浸润树脂的FRP束(2)沿箍筋周长方向逐层缠绕成型，箍筋体(1)沿垂直于周长方向的横截面形状为矩形。

【技术特征摘要】
1.一种封闭式矩形截面FRP箍筋，其特征在于：所述一种封闭式矩形截面FRP箍筋包括箍筋体(1)，箍筋体(1)为采用浸润树脂的FRP束(2)沿箍筋周长方向逐层缠绕成型，箍筋体(1)沿垂直于周长方向的横截面形状为矩形。2.根据权利要求1所述一种封闭式矩形截面FRP箍筋，其特征在于：所述箍筋体(1)矩形横截面的厚度(D)为3mm～10mm，箍筋体(1)矩形横截面的宽度(B)为10mm～30mm。3.根据权利要求1或2所述一种封闭式矩形截面FRP箍筋，其特征在于：所述箍筋体(1)沿周长方向的横截面形状为封闭的圆形、菱形或矩形。4.一种封闭式矩形截面FRP箍筋的制作方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤一：选择模具(6)：根据所需箍筋体(1)的尺寸及形状选择合适的模具(6)；步骤二：浸胶：将FRP束(2)从纱架(4)中引出，放入浸胶槽(3)中，然后再浸胶槽(3)中加入热固性树脂基体，将FRP束(2)充分浸润；步骤三：缠绕：将浸胶后的FRP束(2)逐层缠绕在模具(6)的外表面上；步骤四：固化：将缠绕好后的FRP束(2)连同模具(6)一同放入到高温固化炉内固化；步骤五：脱模：将固化后的FRP束(2)和模具(6)放到脱模机上进行脱模，使固化完毕的FRP束(2)与模具(6)相互脱离；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震宇，董恒磊，王代玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23