專利名稱：一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的frp筋籠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑領(lǐng)域中的構(gòu)件，尤其是一種在地鐵混凝土開挖工程中所 使用的筋籠。
背景技術(shù)：
隨著世界范圍內(nèi)的交通急速膨脹，在繁忙、擁擠的城市，人們開始大力發(fā)展 地下交通系統(tǒng)——"地鐵"。在歐洲，城市地鐵已經(jīng)相當(dāng)普遍。然而地鐵站臺(tái)必須 在開挖基坑后修建，施工人員即使采用盾構(gòu)機(jī)技術(shù)進(jìn)行隧道的最小開挖，也會(huì)導(dǎo) 致行人與交通的中斷。位于地下水位之下不穩(wěn)定土層中的坑壁經(jīng)常會(huì)發(fā)生倒塌， 在地鐵站周圍的護(hù)壁是必須被切割的，所以很厚的混凝土防水墻被建造用以阻擋 地下水滲透和井壁的坍塌物，只有這樣才可以形成一個(gè)干燥的基坑，然而，盾構(gòu) 機(jī)是不能夠切割鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的。
即使是現(xiàn)在，依然采用的方法是在盾構(gòu)機(jī)開挖之前，首先通過(guò)人工操作清 除地鐵站臺(tái)護(hù)墻的部分，此外，為了阻擋由于混凝土中鋼筋被人工拆除而導(dǎo)致的 水或土在水壓力的作用而滲入，在防水墻的外面，工人必須灌注一些密實(shí)的土體， 甚至是素混凝土。這樣的操作無(wú)疑增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也增加了隧道開挖的 周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服傳統(tǒng)地鐵施工混凝土開挖工程中，鋼筋籠 不能被切割的缺陷。
為此本發(fā)明提供一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的FRP筋籠，包括若干 FRP筋和若干箍筋，若干個(gè)FRP筋之間相互平行或交叉，并通過(guò)一個(gè)或若干個(gè) 箍筋連接為一個(gè)立體框架。
本發(fā)明提供一種FRP纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋的制備工藝，包括送紗、浸膠、 預(yù)成型、刮膠、固化烘干、成型、成型烘干、切割這幾個(gè)工序，并且在預(yù)成型階 段內(nèi)增加了橫向纖維的纏繞；在切割工序之前增加了彎曲成型工序；在固化烘干和/或成型烘干工序中往烘干環(huán)境中充入惰性氣體。 本發(fā)明的配料重量百分比組成-
樹脂30%-40% 玻璃纖維60%-68%
增強(qiáng)纖維1%-2%
所述樹脂是不飽和聚酯樹脂或乙烯基樹脂。 所述增強(qiáng)纖維為芳綸纖維、碳纖維、玄武巖纖維、聚酯纖維的其中一種。 所述烘干環(huán)節(jié)的加熱方式可以是電加熱、微波加熱、遠(yuǎn)紅外加熱或?qū)щ娪图?熱中的任意一種。
所述FRP纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋成型機(jī)中口模的內(nèi)截面形狀可以是圓形、方 形、菱形、橢圓形、多邊形或梅花形中的任意一種。
采用本發(fā)明所述的FRP筋籠，具有優(yōu)良的比強(qiáng)度、剛度、耐氣候性、耐腐 蝕性和耐用性、可設(shè)計(jì)性；另外，與傳統(tǒng)材料相比，具有重量輕、節(jié)省能源、集 中功能、易切割和易成型等特性，能很好的替代傳統(tǒng)鋼筋做增強(qiáng)筋用。在盾構(gòu)機(jī) 回采的過(guò)程中，又利用了其剪切力弱于普通鋼筋的特點(diǎn)，利于機(jī)械直接切割又不 易損壞刀頭，具有很好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值。在具體施工過(guò)程中，這些優(yōu)點(diǎn)均強(qiáng)于傳 統(tǒng)鋼筋。由于可以自由切割由FRP筋籠構(gòu)成的混凝土結(jié)構(gòu)，降低了工人的勞動(dòng) 強(qiáng)度，縮短了隧道的開挖周期。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述 附圖1所示為傳統(tǒng)FRP拉擠筋材的成型工藝流程附圖2所示為本發(fā)明所述FRP纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋的制備工藝的流程圖； 附圖3所示為本發(fā)明所述FRP筋籠的結(jié)構(gòu)圖； 附圖l和2中所示標(biāo)號(hào)分別為
l為纖維紗架、2為導(dǎo)紗器、3為浸膠槽、4為集束器、5為預(yù)成型裝置、 6為加熱固化裝置、7為牽引裝置、8為切割裝置、9為電機(jī)、IO為齒輪傳 動(dòng)裝置、
ll為轉(zhuǎn)動(dòng)架、12為橫向纏繞纖維紗架、13為刮膠器、14為烘干隧道、15為成型模具、
16為壓緊閥、17為橫向?qū)к墶?8為張力裝置、19為烘房、20為惰性氣體 導(dǎo)入孔、
附圖3中所示標(biāo)號(hào)分別為 21是FRP筋，22是箍筋
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
乙烯基樹脂30%
玻璃纖維68%
芳論纖維2% 實(shí)施例2
聚酯樹脂38% 玻璃纖維60% 碳纖維 2% 實(shí)施例3
乙烯基樹脂35%
玻璃纖維64%
聚酯纖維1%
本發(fā)明所述的FRP拉擠筋材的彎曲成型工藝，在上述傳統(tǒng)FRP拉擠筋材的 成型工藝中，對(duì)預(yù)成型部分進(jìn)行了改造，在預(yù)成型階段增加了橫向纖維的纏繞。 橫向纖維的纏繞是由橫向纖維纏繞裝置完成的。橫向纖維纏繞裝置包括電機(jī)9、 齒輪傳動(dòng)裝置IO、轉(zhuǎn)動(dòng)架ll、橫向纏繞纖維紗架12，其中轉(zhuǎn)動(dòng)架ll為圓環(huán)結(jié) 構(gòu)，其上帶有張力裝置，該張力裝置用于為纖維提供張力。
加工時(shí)，安裝在纖維紗架1上的樹脂纖維經(jīng)過(guò)導(dǎo)紗器2進(jìn)入浸膠槽3浸膠， 浸膠后的纖維通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)架11上的張力裝置獲得一定的張力，再經(jīng)過(guò)集束器集束 進(jìn)入口模，通過(guò)口模的擠壓使浸膠后的纖維密實(shí)形成帶有螺紋的桿體，然后通 過(guò)預(yù)成型裝置上增設(shè)的橫向纖維纏繞裝置對(duì)帶有螺紋的桿體作進(jìn)一步的徑向纏 繞，以使螺紋得以定型。螺紋結(jié)構(gòu)給FRP拉擠型材提供橫向約束作用，使預(yù)成型的筋材在未固化時(shí)具有一定的徑向強(qiáng)度。
預(yù)成型后，經(jīng)過(guò)刮膠器13、烘干隧道14至彎曲成型處，在拉伸的狀態(tài)下彎 曲成型。彎曲成型機(jī)包括張力裝置18、成型模具15、帶螺紋的導(dǎo)軌等。成型模 具15為圓柱體狀，圓柱體中心有一螺距與導(dǎo)軌的螺距相同的螺紋孔，成型時(shí)將 預(yù)成型的FRP筋材在拉伸的狀態(tài)下通過(guò)圓柱體模具上的壓緊閥壓緊，在張力裝 置18的作用下模具開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿著帶有螺紋的導(dǎo)軌作縱向的直線運(yùn)動(dòng)，使 得FRP筋材彎曲成所需要的形狀。為防止張力過(guò)大導(dǎo)致預(yù)成型的筋材變形，成 型模具15的成型面可設(shè)計(jì)成帶有螺旋溝槽的軌道。
在固化烘干和成型烘干處，增設(shè)惰性氣體導(dǎo)入孔20，從外部通入惰性氣體(如 N2、 C02)，對(duì)型材進(jìn)行保護(hù)，消除氧氣對(duì)型材表面基料的氧化作用，避免固化 后FRP型材表面被氧化、從而導(dǎo)致發(fā)粘的結(jié)果。此2處的加熱方式采用電加熱 方式。
為解決FRP拉擠筋材的彎曲問(wèn)題，本發(fā)明所述的FRP拉擠筋材的彎曲成型 工藝不像傳統(tǒng)的拉擠工藝那樣在筋材預(yù)成型就進(jìn)行固化定型，而是將預(yù)成型FRP 筋材經(jīng)過(guò)刮膠器13刮去FRP筋材表面多余的樹脂、再經(jīng)過(guò)烘干隧道14烘干后 再經(jīng)牽引機(jī)7牽引至彎曲成型機(jī)處進(jìn)行彎曲成型。該成型機(jī)的口模內(nèi)表面帶有螺 紋，其橫截面為梅花形，彎曲成型時(shí)為確保FRP筋材具有一定的縱向強(qiáng)度，彎 曲是在FRP筋材處于拉伸的狀態(tài)下通過(guò)模具的旋轉(zhuǎn)和橫向的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)彎曲 FRP筋材的。
如附圖3所示，若干個(gè)FRP筋21互相平行地固定在三個(gè)圓形箍22上，F(xiàn)RP 筋21與箍筋22垂直交叉并通過(guò)一種較為永久的連接方式連接，如捆綁、螺釘夾 板。
權(quán)利要求
1.一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的FRP筋籠，包括若干FRP玻璃纖維增強(qiáng)筋和若干箍筋，其特征在于若干個(gè)FRP玻璃纖維增強(qiáng)筋之間相互平行或交叉，并通過(guò)一個(gè)或若干個(gè)箍筋連接為一個(gè)立體框架；所采用的筋按重量百分比組成為樹脂30％-40％；玻璃纖維60％-68％；增強(qiáng)纖維1％-2％。
2. 如權(quán)利要求1的一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的FRP筋籠,其特征在于 所述的樹脂可以是不飽和聚酯樹脂或乙烯基樹脂。
3. 如權(quán)利要求1的一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的FRP筋籠，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維是芳綸纖維、碳纖維、玄武巖纖維、聚酯纖維的其中一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在地鐵混凝土開挖工程中使用的FRP筋籠，具有優(yōu)良的比強(qiáng)度、剛度、耐氣候性、耐腐蝕性和耐用性、可設(shè)計(jì)性；與傳統(tǒng)材料相比，具有重量輕、節(jié)省能源、集中功能、易切割和易成型等特性，能很好的替代傳統(tǒng)鋼筋做增強(qiáng)筋用；在具體施工過(guò)程中，這些優(yōu)點(diǎn)均強(qiáng)于傳統(tǒng)鋼筋。由于可以自由切割由FRP筋籠構(gòu)成的混凝土結(jié)構(gòu)，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了隧道的開挖周期。
文檔編號(hào)E21D11/00GK101285388SQ20071007387
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者何唯平, 杰 張, 趙欣平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司