预制现场弯折成型连接装置、FRP筋弯折成型方法和FRP筋材

摘要

本发明公开了一种预制现场弯折成型连接装置、FRP筋弯折成型方法和FRP筋材，其中连接装置包括连接件，所述连接件两端分别设置有第一端部和第二套筒，所述第一端部包括依次固定连接的套管、伸缩管和第一套筒，所述连接件外设置有固化剂胶囊和环氧树脂胶囊体，拉伸伸缩管后，第一套筒的末端套在第二套筒上，且伸缩管包裹连接件、固化剂胶囊和环氧树脂胶囊体，第一套筒内固定有刀片，利用固化剂和环氧树脂胶混合后固化的性质，先将固化剂和环氧树脂分隔，当需要弯折时，借助伸缩管的伸缩性能，带动刀片运动，使固化剂和环氧树脂胶混合，以连接和固定因弯折而断裂的FRP筋。

权利要求

1.一种预制现场弯折成型连接装置，其特征在于，实现FRP筋的现场弯折，包括连接件（6），所述连接件（6）两端分别设置有第一端部和第二套筒（5），所述第一端部包括依次固定连接的套管（2）、伸缩管（3）和第一套筒（4），所述连接件（6）外设置有成型体，所述成型体包括固化剂胶囊（8）和环氧树脂胶囊（7）；当拉伸伸缩管（3）后，第一套筒（4）的末端套在第二套筒（5）上，且伸缩管（3）包裹连接件（6）、固化剂胶囊（8）和环氧树脂胶囊（7）；所述第一套筒（4）内壁固定有用于刺破固化剂胶囊（8）和环氧树脂胶囊（7）的刀片（9）；

所述成型体在连接件（6）外周面沿着长度方向依次相邻设置，所述固化剂胶囊（8）和环氧树脂胶囊（7）间隔设置；

所有固化剂胶囊（8）中的固化剂的总体积与所有环氧树脂胶囊（7）中的环氧树脂的总体积之比为1:2。

2.根据权利要求1所述的一种预制现场弯折成型连接装置，其特征在于，所述连接件（6）为由多根相互平行的碳纤维组成的圆柱体。

3.根据权利要求1所述的一种预制现场弯折成型连接装置，其特征在于，所述伸缩管（3）为塑料波纹管。

4.根据权利要求1所述的一种预制现场弯折成型连接装置，其特征在于，所述第二套筒（5）上设置有限位凸台（51）。

5.根据权利要求1所述的一种预制现场弯折成型连接装置，其特征在于，所述刀片（9）设置在第一套筒（4）靠近套管（2）一侧。

6.一种FRP筋弯折成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将FRP筋（1）穿过权利要求1所述的预制现场弯折成型连接装置的连接件（6）内；

步骤2、将连接装置弯曲至需要的角度，此时，连接装置中的FRP筋（1）断裂，封闭连接装置两端；

步骤3、拉动第一套筒（4），使第一套筒（4）带动刀片（9）划破固化剂胶囊（8）和环氧树脂胶囊（7），固化剂胶囊（8）中的固化剂和环氧树脂胶囊（7）中环氧树脂以液体的形式浸没入连接件（6），直至第一套筒（4）套在第二套筒（5）上；

步骤4、按压伸缩管（3），使固化剂和环氧树脂充分浸入连接件（6）中，得到弯曲的FRP筋材构件；

步骤5、将步骤4得到弯曲的FRP筋材构件进行环氧养护，得到弯曲的FRP筋材；

所述连接装置的长度为FRP筋（1）的直径的15倍。

7.一种利用权利要求6所述的方法制得的FRP筋材。

说明书

预制现场弯折成型连接装置、FRP筋弯折成型方法和FRP筋材

技术领域

[0001] 本发明属于FRP钢筋技术领域，具体涉及一种预制现场弯折成型连接装置、FRP筋弯折成型方法和FRP筋材。

背景技术

[0002] FRP筋是有多股连续纤维（如玻璃纤维，碳纤维等）通过基底材料（如聚酰胺树脂，聚乙烯树脂，环氧树脂等）进行胶合后，经特质的模具挤压并拉拔成型的。FRP钢筋材料具有
轻质高强、耐腐蚀性、低导电率、性能可设计、与水泥混凝土的线膨胀系数相近等优点，尤其
适用于水利工程、海港工程和化工腐蚀环境下的结构工程等。

[0003] 现在FRP筋在工程中的应用越来越多，其使用价值正在逐渐提高。然而，现在有的FRP筋可塑性较低，不能弯折，所以对于施工现场需要的各种不同尺寸FRP筋，目前市场对
FRP筋连接没有一个很准确的规定，大多是通过拼接绑扎，不能充分发挥FRP筋的强度。

发明内容

[0004] 本发明提供了预制现场弯折成型连接装置、FRP筋弯折成型方法和FRP筋材，实现FRP筋的现场弯折。

[0005] 为达到上述目的，本发明所述一种预制现场弯折成型连接装置，包括连接件，连接件两端分别设置有第一端部和第二套筒，所述第一端部包括依次固定连接的套管、伸缩管
和第一套筒，所述连接件外设置有成型体，所述成型体包括固化剂胶囊和环氧树脂胶囊；当
拉伸伸缩管后，第一套筒的末端套在第二套筒上，且伸缩管包裹连接件、固化剂胶囊和环氧
树脂胶囊；所述第一套筒内壁固定有用于刺破固化剂胶囊和环氧树脂胶囊的刀片。

[0006] 进一步的，成型体在连接件外周面沿着长度方向依次相邻设置，所述固化剂胶囊和环氧树脂胶囊间隔设置。

[0007] 进一步的，连接件为由多根相互平行的碳纤维组成的圆柱体。

[0008] 进一步的，固化剂胶囊中的固化剂的总体积与所有环氧树脂胶囊中的环氧树脂的总体积之比为1:2。

[0009] 进一步的，伸缩管为塑料波纹管。

[0010] 进一步的，第二套筒上设置有限位凸台。

[0011] 进一步的，刀片设置在第一套筒靠近套管一侧。

[0012] 一种FRP筋弯折成型方法，包括以下步骤：

[0013] 步骤1、将FRP筋穿过上述的预制现场弯折成型连接装置的连接件内；

[0014] 步骤2、将连接装置弯曲至需要的角度，此时，连接装置中的FRP筋断裂，封闭连接装置两端；

[0015] 步骤3、拉动第一套筒，使第一套筒带动刀片划破固化剂胶囊和环氧树脂胶囊，固化剂胶囊中的固化剂和环氧树脂胶囊中环氧树脂以液体的形式浸没入连接件，直至第一套
筒套在第二套筒上；

[0016] 步骤4、按压伸缩管，使固化剂和环氧树脂充分浸入连接件中，得到弯曲的FRP筋材构件；

[0017] 步骤5、将步骤4得到弯曲的FRP筋材构件进行环氧养护，得到弯曲的FRP筋材。

[0018] 进一步的，连接装置的长度为FRP筋的直径的15倍。

[0019] 一种利用上述的方法制得的FRP筋材。

[0020] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

[0021] 本发明所述的装置，利用固化剂和环氧树脂胶混合后固化的性质，先将固化剂和环氧树脂分隔，当需要弯折时，借助伸缩管的可伸缩性能，带动刀片运动，使固化剂和环氧
树脂胶混合，以连接和固定因弯折而断裂的FRP筋，利用该连接装置可在施工现场对FRP筋
进行不同角度的弯折，得到弯折成型的FRP筋材，利用该FRP筋替代钢筋，可避免了使用钢筋
产生的锈蚀造成的耐久性问题，能够使FRP筋用的统一材料，更好的发挥FRP复合材料筋的
强度。

[0022] 进一步的，成型体在连接件外周面沿着长度方向依次相邻设置的，所述固化剂胶囊和环氧树脂胶囊间隔设置，能布置尽量多的固化剂胶囊和环氧树脂胶囊，且容易使固化
剂和环氧树脂混合均匀。

[0023] 进一步的，连接件为由多根相互平行的碳纤维组成的圆柱体，碳纤维属于FRP筋的原材料之一，能和FRP筋较好的融合在一起。

[0024] 进一步的，所有固化剂胶囊中的固化剂的总体积与所有环氧树脂胶囊中的环氧树脂的总体积和FRP筋的原有材料配合比保持一致，提高FRP筋材的整体性。

[0025] 进一步的，伸缩管为塑料波纹管，成本低，操作方便。

[0026] 进一步的，第二套筒上设置有限位凸台，用于定位第一套筒的最终位置，防止穿过设计的位置。

[0027] 进一步的，刀片设置在第一套筒靠近套管一侧，可实现先将伸缩管套在固化剂胶囊和环氧树脂胶囊外，再刺破胶囊的作用，防止固化剂和环氧树脂流出第一套管外。

[0028] 本发明所述的方法，在需要弯折时，将FRP筋插入连接装置进行弯折，然后利用刀片划破固化剂胶囊和环氧树脂胶囊，使固化剂和环氧树脂胶混合，以连接和固定因弯折而
断裂的FRP筋，利用该连接装置可在施工现场对FRP筋进行不同角度的弯折，得到弯折成型
的FRP筋。

[0029] 进一步的，连接装置的长度为FRP筋的直径的15倍，以保证弯折强度，和弯折效果。

附图说明

[0030] 图1是本发明弯折装置半剖切示意图；

[0031] 图2是本发明A‑A向剖面示意图；

[0032] 图3是本发明弯折装置半剖切示意图；

[0033] 图4是本发明B‑B向剖面示意图；

[0034] 图5是本发明弯曲装置弯曲成型示意图。

[0035] 其中：1‑FRP筋，2‑套管，3‑伸缩管，4‑第一套筒，5‑第二套筒，51‑限位凸台，6‑碳纤维束，7‑环氧树脂胶囊，8‑固化剂胶囊，9‑刀片。

具体实施方式

[0036] 为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于
限定本发明。

[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对
重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含
义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术
语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或
一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间
接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解
上述术语在本发明中的具体含义。

[0038] 参照图1，一种预制现场弯折成型的连接装置，包括套管2、伸缩管3、第一套筒4、刀片9、连接件6、固化剂胶囊8、环氧树脂胶囊7以及第二套筒5。其中固化剂胶囊8与环氧树脂
胶囊7体积比为1:2，套管2一端与伸缩管3第一端固定连接，伸缩管3第二端与第一套筒4固
定连接，FRP筋1穿过套管2和第二套筒5，通过摩擦力固定FRP筋。伸缩管3为塑料波纹管，第
一套筒4和第二套筒5均为空心套筒。

[0039] 参照图1和图2，其中，套管2、伸缩管3和第一套筒4依次首尾相接，组成第一端部，当拉伸伸缩管3后，第一套筒4的末端套在第二套筒5上，第二套筒5末端设置有限位凸台51，
套管2、伸缩管3、第一套筒4和第二套筒5组成壳体。第一套筒4内壁沿周向均匀布置有8个用
于刺破固化剂胶囊8和环氧树脂胶囊7的刀片9，刀片9设置在第一套筒4靠近套管2一侧。

[0040] 参照图3和图4，连接件6的第一端固定有第一端部，具体的，连接件6的第一端和套管2一端固定连接，另一端和第二套筒5固定连接，连接件6为由多根相互平行的碳纤维组成
的圆柱体，连接件6外周面沿着长度方向布置有多个依次相邻的成型体，该成型体包括间隔
设置的多个固化剂胶囊8和多个环氧树脂胶囊7，多个固化剂胶囊8均匀布置，多个环氧树脂
胶囊7间隔设置。固化剂胶囊8中填充有液体状态的固化剂，环氧树脂胶囊7中填充有液态的
环氧树脂。

[0041] 伸缩管3和第一套筒4的直径大于固化剂胶囊8和环氧树脂胶囊7的外壁至连接件6中心轴的距离。一种预制现场弯折固化成型段的FRP筋材，包括上述连接装置和穿过连接装
置的FRP筋1。制作是，先将FRP复合材料筋插入连接装置内，再将图1所示装置弯曲，在弯曲
成型后，拉动第一套筒4及刀片9使得刀片9划破胶囊，拉动过程中，被划破的胶囊及纤维环
束被连接第一套筒的伸缩管包住，拉动第一套筒直至碰到第二套筒的限位凸台51为止，此
时轻柔按压伸缩管，使得胶囊内液体充分浸入连接件中。以弯曲90°为代表，弯曲成型结果
如图5，进行环氧养护，养护期间不宜移动，养护完成后进行施工安装。

[0042] 上述预制现场弯折固化成型段的FRP筋材可以在现场进行操作，根据自己所需要的弯曲角度来调整适应现场施工需要，FRP筋材弯折后，弯折部分分为三部分，第一直线段、
弯曲段、第二直线段，第一直线段和第二直线段结构相同，第一直线段包括套筒段和一部分
连接件段，第二直线段包括连接件段和与其连接的第二套筒5，且伸入连接装置中的直线段
长度大于等于15倍FRP筋直径，弯曲段部分弯曲半径大于三倍的FRP筋1的最大直径，连接器
厚度满足强度要求即可。

[0043] 一种基于上述预制现场弯折成型的连接装置的现场弯折FRP筋材的方法，包括以下步骤：

[0044] 步骤1、根据实际所需的力以及弯曲角度确定连接装置的厚度、长度，制作出FRP筋弯曲连接装置构件，并用丙酮擦洗FRP筋1和连接装置，然后将FRP筋1插入到连接装置内，套
管2与FRP筋1紧密接触；

[0045] 步骤2、弯曲连接装置至需要的角度，此时，连接装置中的FRP筋1断裂，而伸缩管的弯曲角度可从0°至180°，可与现场施工需要相适应，再对连接装置两端进行封闭，防止后面
固化剂胶囊8中的固化剂和环氧树脂胶囊7被划破时液体从两端流出；

[0046] 步骤3、拉动第一套筒4，第一套筒4带动刀片9运动，使得刀片9划破固化剂胶囊8、环氧树脂胶囊7，固化剂胶囊8中的固化剂和环氧树脂胶囊7中环氧树脂以液体的形式浸没
入连接件6，拉动过程中，被划破的胶囊及连接件6被连接第一套筒的伸缩管3包住以防止液
体渗漏，拉动第一套筒4直至碰到另一端第二套筒5的限位凸台51为止，此时轻柔按压伸缩
管3，使得液态固化剂和环氧树脂充分浸入连接件6中，本步骤完成后得到弯曲角度为90°的
FRP筋材如图5所示。

[0047] 步骤4、把做好的构件放在安全位置进行环氧养护，养护一周，养护期间做好处理，期间不宜移动。

[0048] 步骤5、进行下一步的强度实验进程操作，用于确定构件的抗拉抗压以及抗剪切的强度是否达到要求。

[0049] 步骤6、最后进行安装施工。

[0050] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书
的保护范围之内。