[发明专利]纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具及制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具及方法，所述的纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具包括底板、第一层模具、第二层模具和第三层模具，所述第一层模具、第二层模具和第三层模具为中空柱体，所述第二层模具的内径大于第一层模具的外径，所述第三层模具的内径大于第二层模具的外径；所述第一层模具与底板连接，所述第二层模具和第三层模具的底部分别设有与底板连接的连接件，所述底板设有与连接件连接的定位孔。采用本发明的技术方案，制作工艺简单，操作方便，使其能在短期内以较低成本制作出满足实际需求的预制管；且得到的预制管具有更强的抗老化能力，能够避免因低温或高温导致材料降解的情况。

技术领域

本发明涉及预制管制备技术领域，尤其涉及一种纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具及制备方法。

背景技术

纤维增强复合材料（FRP）是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。纤维增强复合材料因具有比强度高、抗腐蚀性好和热膨胀系数与混凝土相近等特点而广泛应用于民用建筑、桥梁和海洋结构等领域中。FRP约束混凝土是指在缠绕成型的FRP管中填充混凝土而制成的结构，其中FRP管既可作为结构构件，又可作为模板，节约模板消耗，施工完后与混凝土一起形成组合结构。然而，由于实际应用环境的复杂性和多样性，FRP约束混凝土的受力状态常常受到各种环境的长期作用。虽然FRP材料本身具有短期抵抗各种环境的能力，但是其作为组合结构构件处于长期荷载以及恶劣环境的作用下，其基体材料环氧树脂容易因高温或低温而发生降解，结构的抗老化能力较差。同时，环氧树脂的降解会造成FRP材料与混凝土之间的黏结力减弱，降低两种材料之间的协调工作能力。因此，需要采用耐老化且更稳定的材料来代替FRP管与混凝土构成组合结构，以满足结构的安全性、适用性和耐久性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具及制备方法，制备模具结构简单，方便制作，且成本低；制备得到的预制管既有水泥基无机胶凝材料良好的力学性能和耐久性特点，又能发挥纤维材料高比强度、耐热性和抗拉强度高的优势，用于约束混凝土可以避免原先FRP管约束混凝土结构抗老化能力弱以及黏结性差的缺点。

对此，本发明的技术方案为：

一种纤维增强水泥基复合材料预制管的制备模具，其中，所述纤维增强水泥基复合材料预制管包括中空的内层水泥基复合材料柱体、外层水泥基复合材料柱体和纤维网格布，所述纤维网格布位于内层水泥基复合材料柱体与外层水泥基复合材料柱体之间；进一步优选的，所述纤维网格布为碳纤维网格布。

该制备模具包括底板、第一层模具、第二层模具和第三层模具，所述第一层模具、第二层模具和第三层模具为中空柱体，所述第二层模具的内径大于第一层模具的外径，所述第三层模具的内径大于第二层模具的外径；所述第一层模具与底板连接，所述第二层模具和第三层模具的底部分别设有与底板连接的连接件，所述底板设有与连接件连接的定位孔。

制作时，先将纤维网格布紧贴在第二层模具的内壁表面，并使第二层模具套在第一层模具外侧，将水泥基复合浆料倒入模腔内，制作中空的内层水泥基复合材料柱体，硬化后拆除第二层模具，将第三层模具套在第二层模具的外侧，使得第三层模具和第一层模具同心，将水泥基复合浆料倒入第三层模具与中空的内层水泥基复合材料柱体之间，硬化后拆除第三层模具和第一层模具，养护，得到预制管。

采用此技术方案，可以将纤维网格布很好的设置与内层水泥基复合材料柱体、外层水泥基复合材料柱体之间，模具结构简单，操作方便，成本低。

作为本发明的进一步改进，所述第一层模具包括至少两个以上的弧形构件相互连接而成。

作为本发明的进一步改进，相邻的弧形构件的顶部通过连接件连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一层模具包括四个弧形构件相互连接而成。