專利名稱：一種智能復合螺旋箍筋及其建筑復合材料錨固頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑復合材料和檢測傳感器領域，尤其涉及一種智能復合螺旋箍 筋及其建筑復合材料錨固頭。
背景技術：
長期以來，我國建筑材料主要使用傳統的土木建筑材料和鋼筋等金屬建筑材料。 隨著我國經濟建設的持續快速發展，高強、輕型、優質的新型建筑復合材料作為現代建筑的 基礎材料，其發展越來越受到重視。隨著新型建筑復合材料需求的大幅度攀升，原有建筑材 料已經不能滿足現代建筑的需求。美國OCF公司憑借其在玻璃纖維領域的優勢，研發了輕型的玻璃纖維復合筋等新 型建筑復合材料；21世紀初，日本的專家又研究出用基于碳纖維增強樹脂的高強碳纖維復 合筋代替鋼筋等新材料，并已被實際應用。復合筋具有重量輕、強度高、耐腐蝕性強等優點。近幾年來，碳纖維復合筋在我國也進行了小規模的生產和應用試驗，并且經過國 家建材局產品質檢中心和中冶研究院等對復合筋的安全使用性能進行了試驗和研究。由于 碳纖維材料價格昂貴，對于大量應用碳纖維復合筋作為建筑材料，不但要進口碳纖維，而價 格很高(300-500元/kg)，投資大，因而受到資金等條件限制；而且碳纖維復合箍筋只能手 工制作，還是單箍。傳統型電阻應變片和振弦傳感器是在使用時粘貼于被測試的建筑上，而封裝式光 纖傳感器是將傳感器封裝于薄金屬套管中或是埋于FRP纖維片材的層間，使用時將其粘貼 于被測試的建筑上，給施工布設傳感器帶來了很多不便，成品率不高，測試時傳感器的精度 也低，所以傳統型智能筋應用于建筑結構監測上的壽命很短，未能得到大量的推廣和應用。經檢索，尚無智能復合螺旋箍筋及其建筑復合材料錨固頭。
發明內容本實用新型的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種智能復合螺 旋箍筋及其建筑復合材料錨固頭。本實用新型的目的是這樣實現的一、智能復合螺旋箍筋本智能復合螺旋箍筋是一種由復合材料和光導纖維復合而成的呈圓形或多邊形 的錐體螺旋狀箍筋。本箍筋具有優良的力學、化學、熱學等方面的性能，又有較低的價格優勢，是一種 自監測、自診斷、并具有優化配置的智能型多功能的新型建筑材料。二、基于智能復合螺旋箍筋的建筑復合材料錨固頭(簡稱錨固頭)本錨固頭包括智能復合螺旋箍筋、錨墊板、預應力繩材和波紋管；智能復合箍筋的小螺旋端面和錨墊板的左端面連接成一個錨固整體；在錨固整體的中心軸線設置有預應力繩材；[0016]在預應力繩材的外圈設置有波紋管，波紋管的右端面和錨墊板的左端面連接。錨固頭的工作原理在后張法制作預應力混凝土構件時，在預應力繩(或鋼絞線)拉張過程中，隨著張 力的增加，錨墊板附近的混凝土承受很大的壓力載荷；由于載荷非常集中，一般情況，混凝 土都會發生斷裂，因此無法實現預應力拉張，也就無法使構件保持足夠的預應力。因此必須 在局部采用鋼筋或復合材料筋加強局部抗擠壓強度。混凝土本身抗壓強度很高，上述的斷 裂破壞的主要原因是與壓力方向呈45度的斜截面上的剪切應變，螺旋箍筋可以限制這種 切應變，因而加強了構件的局部強度。其力學原理是材料在軸向壓縮，徑向即發生洎松效 應而膨脹，泊松效應越強，45度截面的切應變越大。限制了泊松效應，就限制了切應變。因 此提高了承載力。螺旋箍筋呈錐形擴展，錐形的局部加強結構引導應力均勻化分散，使應力分布到 更大的截面，并當遠離擠壓點較遠時，應力已經不再集中在局部，就不再需要螺旋箍筋了。 因此。螺旋箍筋起局部加強作用，所需要的長度較小，一般為幾十厘米到一米左右，不需要 貫穿整個構件。其錐形小端直徑與錨墊板相當，大端面積接近構件的截面積的四分之一到 二分之一即可。本實用新型具有下列優點和積極效果1、本智能復合螺旋箍具有自監測、自診斷功能；自身既是混凝土的骨架和增強材料，又是傳感器，可以測量應變、應力、溫度和混 凝土內部的裂紋與位置等很多物理變化狀況；在施工時與建筑物的鋼筋或復合筋同時布設。2、本智能復合螺旋箍的抗拉強度是鋼筋的3倍而重量是鋼筋的四分之一，具有強 度高、穩定性好、耐腐蝕、抗電磁干擾強、體積小、重量輕、精度高等優點。3、本智能復合螺旋箍的形狀與尺寸保持規整一致，方便包裝、運輸和安裝，成品率高。4、本方法實現了機械化生產，提高了生產效率，減輕了生產工人的勞動強度，減少 了原料的損耗和作業場地，節能效果明顯；5、本智能復合螺旋箍及其錨固頭適用于橋墩、隧道等工程的施工與監測。
圖1是本箍筋的結構示意圖圖2. 1是本錨固頭的結構示意圖(主視)；圖2. 2是本錨固頭的結構示意圖(側視)。其中10-智能復合螺旋箍筋；20-錨墊板；30-預應力繩材；40-波紋管。
具體實施方式
以下結合附圖和實例詳細說明
4[0037]一、智能復合螺旋箍筋10如圖1，智能復合螺旋箍筋10是一種由復合材料和光導纖維復合而成的呈圓形 或多邊形的錐體螺旋狀箍筋。*所述的復合材料是玄武巖纖維與碳纖維復合材料，也可以是玄武巖纖維和高性 能玻璃纖維的混合纖維，混合比在30%到70%之間。*所述的光導纖維是經過標定的普通通訊光纖，作為傳感器用，同時也是信號傳輸 的載體；數量為3-6根一根用于測試智能復合螺旋箍筋10的溫度，并作為測量應變時的溫度補償；一根用于測試智能復合螺旋箍筋10的應變；其余為備用件。智能復合螺旋箍筋10可以測量包括應變、應力、溫度等物理場，檢測混凝土內部 的裂紋、空洞、氣泡并確定其位置。智能復合螺旋箍筋10具有強度高、穩定性好、耐腐蝕等優點，作為帶有傳感器的 智能化構件，傳感器的設置不影響原有物理場，能感知的內部應力、應變、溫度等信息，而不 是根據表面的測量推測內部狀態，另外它還具有抗電磁干擾強、體積小、重量輕、精度高等 優點。二、基于智能復合螺旋箍筋的建筑復合材料錨固頭(簡稱錨固頭)1、總體結構如圖2. 1,2. 2，本錨固頭包括智能復合螺旋箍筋10、錨墊板20、預應力繩材30和波
紋管40 ；智能復合螺旋箍筋10的小螺旋端面和錨墊板20的左端面連接成一個錨固整體；在錨固整體的中心軸線設置有預應力繩材30 ；在預應力繩材30的外圈設置有波紋管40，波紋管40的右端面和錨墊板的左端面 連接。2、功能部件1)智能復合箍筋10面前已述。2)錨墊板 20如圖1. 1,1. 2，錨墊板20是一種用復合材料制成的板塊，其上設置有小孔。其功能是(1)傳遞預應力錨具的擠壓力，并使壓力分散，以便提高混凝土的局部抗擠壓能 力；(2)密封波紋管，以便在預應力張拉以后向波紋管灌漿固化；(3)錨墊板上的預留的小孔作為灌漿的入口，以及灌漿時空氣排出的出口 ；(4)作真空灌漿時，排氣口用作抽真空的接口。3)預應力繩材30如圖1. 1,1. 2，預應力繩材30 —種用復合材料制成的繩材；其功能是通過張拉為混凝土構件提供預應力4)波紋管 40
5[0066]如圖1. 1、1. 2，波紋管40是一種常用件。其功能是在混凝土澆筑時在精確的位置留下預應力繩的通道。混凝土固化以后， 預應力繩材穿過其中，并實施張拉；波紋管配合錨墊板對預應力繩管道進行密封，以便張拉 完畢后壓漿或者真空灌漿，固定拉張后的預應力繩。三、智能復合螺旋箍筋的制造方法(簡稱方法)本方法在于用機械的生產方式代替手工生產，不僅能制造單圈開口式箍筋或單圈 封閉式箍筋，還能制造螺旋箍筋。本方法是通過螺旋牽引，使半固化的玄武巖纖維或其他纖維、樹脂和光導纖維在 模芯上彎曲成螺旋狀圓形或多邊形箍筋，其圈數可以從1到任意圈，保持箍筋的兩端不張 開。具體地說，本方法包括下列步驟①將玄武巖纖維從紗架上引出，在樹脂粘合劑槽中浸漬后，經過多孔成型板，使其 成為一種扭力狀態下的浸漬纖維；②將浸漬纖維牽引到纖維集束裝置的模芯套孔中，同時將光纖引導器中的光纖引 導進入纖維集束裝置的模芯中心，經模芯連續轉動、拉擠制成一種中央是光纖、周圍是玄武 巖纖維或者其他纖維(纖維含量大于80% )、表面有螺紋狀的復合光纖筋雛形；③將復合光纖筋雛形送入75°C -110°C半固化烘干爐中，使其達到半固化狀，得到 一種穩定尺寸的復合光纖筋毛坯；④將復合光纖筋毛坯在模芯上以設定的螺旋牽引速度前進，使其螺旋纏繞成圓 形或多邊形的智能復合螺旋箍筋毛坯，前進的速度是l_3m/分鐘；⑤將智能復合螺旋箍筋毛坯送到固化烘干定形爐中經過180°C _245°C的固化溫 度使半固化狀材料得以固化定型即為本智能復合螺旋箍筋；⑥在切割機中，按照規定的圈數切割成智能復合螺旋箍筋單個件；⑦將每件智能復合螺旋箍筋的兩個端部的光纖引出與光纜相聯結，光纜為使用時 與檢測儀器的連接導線，從而形成圓形或多邊形的智能復合螺旋箍筋產品；⑧檢驗光路暢通后，進行包裝。
權利要求一種智能復合螺旋箍筋，其特征在于智能復合螺旋箍筋(10)是一種由復合材料和光導纖維復合而成的呈圓形或多邊形的錐體螺旋狀箍筋。
2.基于權利要求1所述一種智能復合螺旋箍筋的建筑復合材料錨固頭，其特征在于 包括智能復合螺旋箍筋(10)、錨墊板(20)、預應力繩材(30)和波紋管(40)；智能復合螺旋箍筋(10)的小螺旋端面和錨墊板(20)的左端面連接成一個錨固整體； 在錨固整體的中心軸線設置有預應力繩材(30)；在預應力繩材(30)的外圈設置有波紋管(40)，波紋管(40)的右端面和錨墊板的左端 面連接。
專利摘要本實用新型公開了一種智能復合螺旋箍筋及其建筑復合材料錨固頭，涉及建筑復合材料和檢測傳感器領域。智能復合螺旋箍筋是一種由復合材料和光導纖維復合而成的呈圓形或多邊形的錐體螺旋狀箍筋。建筑復合材料錨固頭包括智能復合螺旋箍筋、錨墊板、預應力繩材和波紋管；智能復合螺旋箍筋的小螺旋端面和錨墊板的左端面連接成一個錨固整體；在錨固整體的中心軸線設置有預應力繩材；在預應力繩材的外圈設置有波紋管，波紋管的右端面和錨墊板的左端面連接。本智能復合螺旋箍筋具有自監測、自診斷功能，具有強度高、穩定性好、耐腐蝕、抗電磁干擾強、體積小、重量輕、精度高等優點。本智能復合螺旋箍筋及其錨固頭適用于橋墩、隧道等工程的施工與監測。
文檔編號E04C5/12GK201704875SQ20102025183
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者王渝珍, 鄭文衡, 金文成 申請人:金文成