一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋形成复合筋的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑领域用增强材料，具体涉及一种连续生产聚丙烯带缠绕包裹钢筋 形成复合筋的方法，此复合钢筋可作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。
【背景技术】
[0002] 混凝土是当今世界上应用范围最为广泛的建筑材料，混凝土具有相对高的压缩强 度，而它的拉伸强度却很低，因而混凝土结构通常采用钢筋等材料增强其拉伸应力，以使其 承受结构荷载；钢筋在混凝土结构中以加强纵筋和箍筋的组合形式应用，两者缺一不可。通 常加强纵筋两端（或一端）需要弯曲到90°，而箍筋两端需要弯曲到135°而中间弯曲到 90°，由于建筑结构的多样性，加强纵筋和箍筋需要根据现场要求弯曲，以满足结构工程。
[0003] 当处于腐蚀性环境中，虽然存在混凝土提供的保护，但基础结构中的增强用的钢 筋的腐蚀而由此引发的结构的长期稳定性是值得怀疑的。环氧涂层钢筋被用于腐蚀性环境 中增强混凝土结构，但环氧树脂涂层仍然存在一些问题，同时导致增强用钢筋价格的上升， 我国的环氧涂层钢筋相关标准见中华人民共和国建筑工业行业标准：JG3042-1997,环氧 树脂涂层厚度为0. 18-0. 30_，不得有少于0. 13_的涂层，此外，还可以采用不锈钢筋以解 决普通增强用钢筋腐蚀问题，但价格的增加有时是难以接受的。
[0004] 纤维增强聚合物复合材料筋（fiber reinforced polymer composites rebar，简 称FRP筋）被认为是腐蚀性环境下混凝土结构用钢筋的理想替代品，根据所用的增强纤维 不同，可以分为：玻璃纤维增强（GFRP)筋，芳纶纤维增强（AFRP)筋、碳纤维增强（CFRP)筋 和混杂纤维增强（HFRP)筋，增强用树脂可以是热固性、热塑性，但纤维增强热塑性复合筋 没有工业化，市面上的筋材都是热固性FRP筋，它们不能弯曲，也不具备可焊接性能。
[0005] 多种增强用筋材性能、性价比，见表1【M Sayyar et al. Low -cost glass fiber composites with enhanced alkali resistance tailored towards concrete reinforcement. Constr Build Mater2013 :44 :458-63. ]〇
[0006] 表1 :各种增强用筋材的的性能、性价比（以直径为12. 5mm说明）
[0007]
[0008] 表1说明，对于腐蚀性环境下的混凝土结构中采用FRP筋和环氧涂层钢筋取代 钢筋的重要性和经济性，基于巨大的研究热情和商业应用需要，各国由此制定相关的标准 [ACI Committee440. Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars. ACI440. 1R-06. A. C. I.，Farmington Hills，MI. 44 :2006.纤维增强复合材 料建设工程应用技术规范（GB50608-2010)】。GFRP筋被认为是腐蚀性环境中，基于混凝土 结构性能与价格之间平衡，它是钢筋最理想的替代品，但GFRP筋不能现场弯曲。
[0009] 为了解决腐蚀环境中混凝土结构中的箍筋问题，纤维增强复合材料建设工程应用 技术规范（GB50608-2010)提出两种方案：采用环氧树脂涂层钢筋和FRP筋。
[0010] 对于腐蚀条件下混凝土使用的箍筋，一个最容易想到的方案是直接弯曲环氧树脂 钢筋作为箍筋使用，但在弯曲时，钢筋和环氧树脂同时被拉伸，根据文献【赵科。钢筋、FRP筋 弯曲方程式。工业建筑（增刊），2009年，66-72】相关的计算公式和表2的内容，对于箍筋常 用的90°、135°弯曲，要求钢筋和环氧树脂的延伸率在10 - 20%之间，钢筋可满足，但环 氧树脂延伸率通常在5 %以内，因而预计在此角度弯曲，环氧树脂出现裂纹或从钢筋表面脱 落；对此环氧涂层钢筋相关标准JG3042-1997有如下说明：在涂层钢筋弯曲试验中，在被 弯曲钢筋的外半圆范围内，不应有肉眼可见的裂纹或失去粘着的现象出现。这样的表述说 明弯曲时容易出现问题，只是检验的方式采用肉眼观察，而一般人的肉眼可以观察到IOym 以上的裂纹，在此以下，则不同的人观察能力存在差异；如果出现肉眼可见的裂纹或失去粘 着的现象，J63042-1997提出还可以采用修补材料进行修补后处理；但同时也提出：在涂层 钢筋经过弯曲加工后，若加工区段仅有发丝（注：人体头发丝直径为50-70 μ m之间）裂缝， 涂层和钢筋之间没有可察觉的粘着损失，可不必修补。显然，对于弯曲导致环氧树脂出现裂 纹或从钢筋表面脱落问题，JG3042-1997提出的方案比较模糊，可能是兼顾多方因素的结 果。虽然环氧树脂钢筋可以现场弯曲成箍筋使用，但弯曲容易导致环氧树脂出现问题，使得 弯曲部位抗腐蚀能力下降。
[0011] FRP筋：将增强用的纤维浸胶后，通过模压方式成为箍筋，并且GB50608-2010提出 为了尽量保留FRP筋弯曲部位的力学性能，避免出现由于更大的弯曲角度而导致FRP筋剪 切破坏，FRP筋弯曲角度限制在90°以内，弯曲部位的弯折直径与箍筋的直径的比值大于 6。目前市面上出现的作为箍筋的6FRP筋通常弯曲角度限制在90°以内，且是U型的结构， 可以单独采用一个U型箍筋或将两个U型箍筋叠合（需要捆扎连接，如采用环氧树脂浸渍 玻纤束后捆扎）成为封闭环结构，一定程度适应施工现场要求，这种U型GFRP箍筋需要定 制式生产，U型箍筋不具备现场加工能力；同时，这种结构的箍筋与钢筋形成的箍筋存在一 定的差异，进而影响到箍筋的应用效果，如容易出现两个U型箍筋叠合处的连接破坏。
【发明内容】
[0012] 为了研究出一种可以像钢筋一样，根据需要现场弯曲的复合钢筋，作为箍筋使用 且防腐蚀性能良好，尤其是弯曲部位不能出现损坏，如下的技术方案较好。
[0013] 在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中聚丙烯带环向缠绕，将钢 筋完全包裹在内层，加热熔融聚丙烯，冷却后聚丙烯将钢筋完全包裹。
[0014] 有利的，在拉挤-缠绕设备上连续生产聚丙烯-钢筋复合物，其中铝带、聚丙烯带 同步环向缠绕，形成内部是钢筋、中间层是聚丙烯，最外层是铝带的结构，加热熔融聚丙烯， 冷却后铝带、聚丙烯将钢筋完全包裹，解除铝带后形成聚丙烯-钢筋复合物。
[0015] 有利的，钢筋直径为Φ4πιπι-Φ12πιπι的变形钢筋，此类钢筋以圆盘形式销售。
[0016] 由此制造的聚丙烯包裹钢筋复合物，作为腐蚀性环境下增强混凝土的箍筋使用。
[0017] 本发明说明如下
[0018] 为了提高钢筋的防腐蚀能力，采用在钢筋表面覆盖高分子材料，利用高分子材料 的阻隔作用是一种比较好的方案；由于热固性高分子材料（如环氧树脂）断裂延伸率普遍 比较低，在弯曲时由于拉伸作用，使得热固性高分子材料容易断裂，因而本发明不采用。
[0019] 本发明人认为热塑性高分子材料包覆钢筋可提高其耐腐蚀性能并满足弯曲要求， 在众多热塑性高分子材料方面，综合多方面因素，聚丙烯是一种比较好的选择，文献【张晓 明、刘雄亚.纤维增强热塑性复合材料及其应用.北京：化学工业出版社，2007年】说明如 下：
[0020] 聚丙烯24小时的吸水率为其自身重量的O.Olwt%，饱和吸水率为0.03- 0.04wt% (不足环氧树脂的十分之一），伸长率方面：屈服10-20% (与钢筋断裂伸长率接 近），断裂>200 %，成型收缩率：1. 0-2. 0 %，压缩强度39- 56MPa，其余见此文献。
[0021] 由于腐蚀性介质通常需要溶解在水中再侵蚀钢筋，如果钢筋表面被聚丙烯材料包 裹，则由于其极低的吸水性，因而可以阻挡腐蚀性介质的侵入而保护钢筋，聚丙烯材料也具 有很好的耐酸碱能力，并作为混凝土增强用纤维材料使用，以减缓或