一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，通过对拉挤热固化成型工艺进行改进，将型钢和FRP层固化在一起，然后经过弯曲成型工艺制备成FRP型材拱结构。在FRP型材内嵌入传统型钢，可综合利用FRP和钢各自的优点，从根本上解决钢材锈蚀的问题，并改善FRP的力学性能。制备出兼顾轻质、高强度、高弹性模量、高延性、高性价比、优异耐腐蚀性能等优点的FRP型材拱结构。此制备工艺是在现有的拉挤成型设备上进行改进，自动化程度大、生产效率高，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺
本专利技术涉及一种用于土木工程的内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，属于隧洞工程中新材料与新结构研发的领域。
技术介绍
钢拱架是隧洞工程中最常用的初期支护形式之一，其具有弹性模量大、延性高等优点。大部分钢拱架可以作为隧道永久支护的一部分,故要求其具有良好的耐久性。因隧洞工程中地下水富集、环境恶劣，钢材存在容易锈蚀、耐久性差的问题。FRP具有轻质、耐腐蚀性强、强度高等优点，但FRP仍存在弹性模量低、变形大、价格高并呈脆性破坏的问题。在FRP型材内嵌入传统型钢，可综合利用FRP和钢各自的优点，从根本上解决钢材锈蚀的问题，并改善FRP的力学性能。制备出兼顾轻质、高强度、高弹性模量、高延性、高性价比、优异耐腐蚀性能等优点的FRP型材拱结构。由于生产设备简单、能耗低等优势，拉挤热固化成型工艺在FRP筋的制备中得到应用。传统的拉挤热固化成型工艺包括送纱、浸胶、成型、缠绕成肋和加热固化等过程；其制备装置主要有沿FRP筋的传送方向依次设置的纱架、浸胶槽、穿纱板、成型模具、绕线轴、加热通道、牵引机和切割机。然而，内嵌型钢的FRP型材拱是在FRP型材的内部嵌入型钢，且构件为弧形，故需对传统的拉挤热固化成型工艺进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种自动化程度大、生产效率高的内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤，步骤一、切割：按设计长度切割型钢；步骤二、送纱并浸胶：将纤维束通过穿纱板并送入浸胶槽，使其匀速通过液态树脂槽进行浸渍；步骤三、型钢浸胶：为保证型钢与FRP间的有效粘结，型钢置入成型模具前，需单独设置浸胶箱对其表面进行浸胶；步骤四、拉挤成型：浸胶后的型钢和纤维束在导向装置和牵引装置的作用下一起进入拉挤成型模具中进行初步成型；步骤五、弯曲成型：利用弯曲成型模具将初步成型的FRP型材弯曲为弧形；步骤六、加热固化：将步骤五制备的弧形构件送入加热固化装置中进行固化，制备出内嵌型钢的FRP型材拱成品。本专利技术的内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺可在现行的拉挤设备上进行改进，自动化程度大、生产效率高。附图说明图1是本专利技术的一种内嵌工字形钢的FRP型材拱的结构示意图；图2是图1构件的截面图；图3是本专利技术的一种内嵌工字形钢的FRP型材拱的制备工艺示意图；图4是图3中装置11的详图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案进行详细的阐述。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种内嵌工字形钢的FRP型材拱，包括工字钢1、FRP层2，FRP层2紧固在工字钢1的外部。如图3所示，一种内嵌工字形钢的FRP型材拱制备工艺如下：(1)按所需长度切割工字形钢6；(2)将纤维置于纱架3上，在牵引装置13的作用下，引出后经穿纱板4的若干个穿纱孔分股牵引，进入环氧树脂槽9进行浸胶；(3)为保证工字形钢6与FRP间的有效粘结，在工字形钢6置入成型模具12前，需单独设置浸胶箱8对其进行浸胶，注胶罐7与浸胶箱8连接；(4)浸胶后的纤维在牵引装置13的作用下通过图4中导向装置11的第一集束孔111、第二集束孔112、第三集束孔113和第四集束孔114。同时，浸胶后的工字形钢在牵引装置5和13的作用下穿过导向装置11的中间孔115，其中导向装置11与拉挤模具12通过钢板固定为整体结构。工字形钢的中轴线要与工字形成型模具的中心线重合，以保证成品的质量。在牵引力的作用下，纤维、树脂和工字形钢一起通过拉挤模具12并初步成型；第一集束孔111、第二集束孔112、第三集束孔113和第四集束孔114均布在中间孔115的周围；(5)将上述初步成型的型材和弯曲成型模具的凸模15进行固定，下压弧形模具的凹模14，将直线型型材弯曲为弧形；(6)将上述成型的FRP型材拱放入加热固化装置16的烘道，在设定好的温度下产生固化反应，最终制备出内嵌工字形钢的FRP型材拱成品。本专利技术内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺是对传统拉挤热固化成型工艺的改进，可在现行的拉挤设备上进行改造，自动化程度大、生产效率高，具有良好的应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括以下步骤，步骤一、切割：按设计长度切割型钢；步骤二、送纱并浸胶：将纤维束通过穿纱板并送入浸胶槽，使其匀速通过液态树脂槽进行浸渍；步骤三、型钢浸胶：为保证型钢与FRP间的有效粘结，型钢置入成型模具前，需单独设置浸胶箱对其表面进行浸胶；步骤四、拉挤成型：浸胶后的型钢和纤维束在导向装置和牵引装置的作用下一起进入拉挤成型模具中进行初步成型；步骤五、弯曲成型：利用弯曲成型模具将初步成型的FRP型材弯曲为弧形；步骤六、加热固化：将步骤五制备的弧形构件送入加热固化装置中进行固化，制备出内嵌型钢的FRP型材拱成品。

【技术特征摘要】
1.一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括以下步骤，步骤一、切割：按设计长度切割型钢；步骤二、送纱并浸胶：将纤维束通过穿纱板并送入浸胶槽，使其匀速通过液态树脂槽进行浸渍；步骤三、型钢浸胶：为保证型钢与FRP间的有效粘结，型钢置入成型模具前，需单独设置浸胶箱对其表面进行浸胶；步骤四、拉挤成型：浸胶后的型钢和纤维束在导向装置和牵引装置的作用下一起进入拉挤成型模具中进行初步成型；步骤五、弯曲成型：利用弯曲成型模具将初步成型的FRP型材弯曲为弧形；步骤六、加热固化：将步骤五制备的弧形构件送入加热固化装置中进行固化，制备出内嵌型钢的FRP型材拱成品。2.根据权利要求1所述的一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，其特征在于：所述的FRP型材拱综合了钢材的高弹性模量、高延性和FRP的轻质、高强度、耐腐蚀等优点。3.根据权利要求1所述的一种内嵌型钢的FRP型材拱的制备工艺，其特征在于：所述的FRP型材拱中的型钢截面形式为工字形、箱形、H形、槽形、方管形或T形。4.根据权利要求3所述的一种内嵌工字形钢的FRP型材拱的制备工艺，其特征在于：所述的FRP型材拱包括工字钢(1)、FRP层(2)，FRP层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国伟，李之建，李鹏飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11