[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置及方法

说明书

一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置及方法。本发明属于工程材料CFRTP制备领域。本发明的一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置包括设置在钢架外部的移动滚轮、控制台和牵引辊以及设置在钢架内部的加热管、压挤定型部和冷却管；所述加热管和冷却管分别位于所述压挤定型部的两侧，所述压挤定型部和牵引辊分别位于冷却管的两侧，所述加热管和冷却管分别与钢架的侧壁固定连接。本发明装置具有制肋性能稳定、操作简单和使用便捷等优点。制得的CFRTP螺纹肋筋用于增强混凝土结构，使得CFRTP筋与混凝土间粘结力满足结构安全要求，显著改善混凝土结构的力学性能和服役寿命。

技术领域

本发明属于工程材料CFRTP制备领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置及方法。

背景技术

随着我国大规模的基础建设和土木工程的高速发展，钢筋混凝土结构广泛应用于建筑工程、道路桥梁工程、水利工程等领域。然而，随着其服役年限增加钢筋发生锈蚀，导致其承载力退化，从而使服役寿命降低维修费用增加。FRP具有轻质高强、耐腐蚀等特点，因此采用FRP代替普通钢筋成为解决钢筋锈蚀的有效方法。目前，纤维增强复合材料按树脂不同可分为纤维增强热固性和纤维增强热塑性复合材料(FRTP)两类，其中纤维增强热固性复合材料是以合成树脂为基体材料制备而成，其成型过程会产生危害气体且成型后形状不可改变等特点使其应用受到一定程度的限制。与之相比，FRTP具有固化成型时间短、能够二次熔化再成型、可回收循环利用等优点，同时具备热固性复合材料轻质高强、耐腐蚀等优点，因而在混凝土结构中具极大的发展潜力和应用价值。但现阶段制备的CFRTP筋表面平整，在实际应用中因粘结力不足而产生滑移，降低了混凝土结构的力学性能及服役寿命，阻碍了其在混凝土结构中的应用与发展。

目前，国内外已开发的带肋FRP筋主要为纤维增强热固性树脂复合材料，且其制备的带肋FRP筋形状及几何尺寸固定、无法连续制备；部分研究采用环氧树脂固化粘结的方法制备带肋FRP筋，该方法存在筋与肋间粘结强度低、容易脱粘等问题；少部分研究采用机械法在FRP筋表面加工形成螺纹结构，增加了FRP筋表面积，但是该方法造成表面部分纤维断裂，使得力学性能和耐久性明显下降；极少部分研究采用热塑性树脂肋缠绕FRP筋，但其成肋工艺仍采用传统热固性成肋方法，未真正发挥出热塑性树脂可二次熔融成型的优势。因此，提出一种CFRTP螺旋肋筋的制备方法及装置十分必要。

发明内容

本发明为解决上述问题，而提供一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置及方法。

本发明的一种连续纤维增强热塑性复合材料棒的制肋装置包括设置在钢架外部的移动滚轮、控制台和牵引辊以及设置在钢架内部的加热管、压挤定型部和冷却管；所述加热管和冷却管分别位于所述压挤定型部的两侧，所述压挤定型部和牵引辊分别位于冷却管的两侧，所述加热管和冷却管分别与钢架的侧壁固定连接；

所述加热管的管身内部均匀设有若干加热电偶棒和若干高温传感器，所述冷却管管身内部设有绕通孔螺旋缠绕的冷却水管和若干温度传感器；

所述压挤定型部包括与钢架箱体侧壁转动连接的上转轴和下转轴、与上转轴固定连接的驱动齿轮、传动齿轮和上定型辊以及与下转轴固定连接的从动齿轮和下定型辊，所述驱动齿轮与伺服电机连接，所述从动齿轮与传动齿轮啮合，所述上定型辊和下定型辊贴合，所述上定型辊和下定型辊上分别设有沿二者接触面布置的螺纹凹槽。

进一步限定，所述加热电偶棒和高温传感器在加热管的轴向方向上均匀排布。

进一步限定，所述加热管的轴向方向上每隔2～3个加热电偶棒设置一个高温传感器。

进一步限定，所述加热电偶棒在加热管的径向方向上均匀设置3～5个。

进一步限定，所述加热管的径向方向上设置1个高温传感器。

进一步限定，所述温度传感器在冷却管的轴向方向上均匀排布，在冷却管的径向方向上设置1个。