一种钢-连续纤维复合筋的制备装置的制作方法

本实用新型属于复合材料领域，具体涉及一种钢-连续纤维复合筋工业制备装置。

背景技术：

钢筋是钢筋混凝土结构中主要使用的增强材料，但是由于混凝土带裂缝工作的特点，钢筋易遭受腐蚀，影响结构的承载力。纤维增强复合材料（fiberreinforcedpolymer/plastic，简称frp）具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀等多种优点，可以合理替代钢材，但也存在脆性和价格高的缺点。因此，国内外学者提出利用不同混杂纤维或者在钢筋外部包裹纤维得到综合性能优良、价格较低的混合frp筋，其中具有代表性的是钢-连续纤维增强复合筋（steel-frpcompositebar，简称sfcb）。

sfcb是通过在内芯钢筋外部复合连续纤维和树脂，经固化后得到的复合筋。sfcb现有制备方法为：对内芯钢筋进行打磨清洁——对内芯螺纹钢筋用连续纤维粗纱束环向缠绕，以填补肋纹空隙——利用排纱架或编织装置使连续纤维束均匀分布在内芯钢筋周围——浸渍树脂，并利用塑料带在复合筋表面缠绕出肋纹——固化成型——切割至所需长度。但是在上述sfcb的制备方法中，在内芯钢筋肋间缠绕纤维使得钢-连续纤维之间界面连续性难以保证。

技术实现要素：

本实用新型所要解决得技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种钢-连续纤维之间界面连续性好的钢-连续纤维复合筋的制备装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种钢-连续纤维复合筋的制备装置，其特征在于，包括：

内芯钢筋表面打磨装置，对内芯钢筋表面进行打磨；

浇注模具，位于内芯钢筋表面打磨装置后端，用于在内芯钢筋表面浇注短切纤维树脂层；所述浇注模具包括模腔、料腔以及连通模腔和料腔的输料通道；在料腔内灌注有短切纤维树脂；模腔由一位于套管内的通道构成，内芯钢筋刚所述通道内穿过；

第一固化装置，位于浇注模具后端，用于固化浇注在内芯钢筋表面的短切纤维树脂层

连续纤维绕制装置；设置在固化装置后端，用于在固化有短切纤维树脂层的内芯钢筋表面缠绕连续纤维层。

所述连续纤维绕制装置包括依次设置的排纱器、浸胶槽、拉挤装置、缠绕装置、第二固化装置以及牵引装置；所述拉挤装置通过排纱架在内芯钢筋外部均匀复合浸润树脂的连续纤维得到复合筋；所述缠绕装置在复合筋表面形成肋纹；所述第二固化装置用于固化有肋纹的复合筋。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型生产设备中包含浇注模具，可通过浇注模具在内芯钢筋上裹覆短切纤维层，从而提高后续连续纤维的绕制的连续性。

（2）本实用新型利用模具在内芯钢筋肋纹空隙灌注树脂，保证纵向纤维与内芯钢筋有效粘结；同时，注入树脂的方法比缠绕纤维粗纱更为简单成本更低，有利于复合筋的工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型制备装置的结构示意图；

图2是浇注模具的结构示意图；

图3为浇注模具的浇注状态示意图；

其中：1-钢筋打磨装置；2-浸泡装置；3-短切纤维树脂；4-浇注模具；41-料腔；42-模腔；43-输料通道；5-短切纤维树脂注入口；6-第一固化装置；7-纱架；8-排纱器；9-浸胶槽；10-拉挤装置；11-缠绕装置；12-第二固化装置；13-牵引装置；14-sfcb筋切割装置；a-初始内芯钢筋；b-打磨、清洁后的内芯钢筋；c-经硅烷偶联剂表面处理的内芯钢筋；d-填充短切纤维后的内芯钢筋；e-sfcb筋。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明：

如图1所示，本实用新型钢-连续纤维复合筋制备装置，包括：

钢筋打磨装置1，对内芯钢筋的表面进行打磨处理。

浸泡装置2，在浸泡装置2内放置有表面处理剂，其中表面处理剂可为钢筋表面清洁和硅烷偶联剂醇溶液；浸泡装置2对打磨清洁后的内芯钢筋采用上述表面处理剂浸泡3-5分钟，室温空气干燥。

浇注模具4，用于在内芯钢筋表面浇注短切纤维树脂层。

第一固化装置6，对经过短切纤维树脂填充后的内芯钢筋进行树脂固化，时间为3-5分钟，温度控制在40℃左右。

纱架7，连续纤维放置在纱架上。

排纱器8，共有两个，位于浸胶槽9的前端和后端。

浸胶槽9，在浸胶槽9内放置有树脂，经排纱器8的连续纤维进入浸胶槽内浸胶。

拉挤装置10，通过排纱架8在内芯钢筋外部均匀复合浸润树脂的连续纤维得到复合筋。

缠绕装置11，在复合筋外表面树脂还未固化时，用提前涂抹过脱模剂的塑料带以复合筋要求的角度和牵引力环向缠绕复合筋，在树脂固化后直接除去塑料带后，在复合筋表面形成肋纹。缠绕装置中的塑料带缠绕角度根据复合筋的横肋与轴线的设计角度确定，一般不宜小于45°，且塑料带的宽度与复合筋设计肋宽一致。复合筋肋纹高度大小可以通过改变缠绕装置中的塑料带缠绕装置牵引力的大小实现，但缠绕装置牵引力不宜超过塑料带抗拉强度的20%。

第二固化装置12，用于固化有肋纹的复合筋。

牵引装置13，采用牵引机或者成对的压轮输送钢筋。

浇注模具结构如图2所示，包括模腔、料腔以及连通模腔和料腔的输料通道；在料腔内灌注有短切纤维树脂；模腔由一位于套管内的通道构成，内芯钢筋刚所述通道内穿过；模腔的内径与表面处理后的内芯钢筋直径相同，通过短切纤维树脂注入口向模具的通道中注入树脂，利用短切纤维树脂填充内芯钢筋肋纹空隙。

sfcb筋切割装置14，按照设定的长度对sfcb筋进行切割。

技术特征：

1.一种钢-连续纤维复合筋的制备装置，其特征在于，包括：

内芯钢筋表面打磨装置，对内芯钢筋表面进行打磨；

浇注模具，位于内芯钢筋表面打磨装置后端，用于在内芯钢筋表面浇注短切纤维树脂层；所述浇注模具包括模腔、料腔以及连通模腔和料腔的输料通道；在料腔内灌注有短切纤维树脂；模腔由一位于套管内的通道构成，内芯钢筋刚所述通道内穿过；

第一固化装置，位于浇注模具后端，用于固化浇注在内芯钢筋表面的短切纤维树脂层；

连续纤维绕制装置；设置在固化装置后端，用于在固化有短切纤维树脂层的内芯钢筋表面缠绕连续纤维层。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述连续纤维绕制装置包括依次设置的排纱器、浸胶槽、拉挤装置、第二固化装置以及牵引装置；所述拉挤装置通过排纱架在内芯钢筋外部均匀复合浸润树脂的连续纤维得到复合筋；所述第二固化装置用于固化有肋纹的复合筋。

3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述连续纤维绕制装置还包括缠绕装置，所述缠绕装置设置在拉挤装置和第二固化装置之间，所述缠绕装置在复合筋表面形成肋纹。

4.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，在内芯钢筋表面打磨装置与浇注模具之间还设置有浸泡装置，在浸泡装置内放置有对打磨内的芯钢筋表面进行表面处理的表面处理剂。

技术总结
本实用新型公开一种钢‑连续纤维复合筋的制备装置，包括：内芯钢筋表面打磨装置，对内芯钢筋表面进行打磨；浇注模具，位于内芯钢筋表面打磨装置后端，用于在内芯钢筋表面浇注短切纤维树脂层；浇注模具包括模腔、料腔以及连通模腔和料腔的输料通道；在料腔内灌注有短切纤维树脂；模腔由一位于套管内的通道构成，内芯钢筋刚所述通道内穿过；第一固化装置，位于浇注模具后端，用于固化浇注在内芯钢筋表面的短切纤维树脂层；连续纤维绕制装置；设置在固化装置后端，用于在固化有短切纤维树脂层的内芯钢筋表面缠绕连续纤维层。本实用新型生产设备中包含浇注模具，可通过浇注模具在内芯钢筋上裹覆短切纤维层，从而提高后续连续纤维的绕制的连续性。

技术研发人员：魏星;汪昕;吴智深;雷梦珂;朱中国
受保护的技术使用者：江苏绿材谷新材料科技发展有限公司
技术研发日：2020.10.15
技术公布日：2021.08.06