本發(fā)明涉及一種用于土木工程的內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱的制備工藝，屬于隧洞工程中新材料與新結(jié)構(gòu)研發(fā)的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋼拱架是隧洞工程中最常用的初期支護(hù)形式之一，其具有彈性模量大、延性高等優(yōu)點(diǎn)。大部分鋼拱架可以作為隧道永久支護(hù)的一部分,故要求其具有良好的耐久性。因隧洞工程中地下水富集、環(huán)境惡劣，鋼材存在容易銹蝕、耐久性差的問(wèn)題。FRP具有輕質(zhì)、耐腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但FRP仍存在彈性模量低、變形大、價(jià)格高并呈脆性破壞的問(wèn)題。

在FRP型材內(nèi)嵌入傳統(tǒng)型鋼，可綜合利用FRP和鋼各自的優(yōu)點(diǎn)，從根本上解決鋼材銹蝕的問(wèn)題，并改善FRP的力學(xué)性能。制備出兼顧輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高彈性模量、高延性、高性價(jià)比、優(yōu)異耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)的FRP型材拱結(jié)構(gòu)。

由于生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低等優(yōu)勢(shì)，拉擠熱固化成型工藝在FRP筋的制備中得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的拉擠熱固化成型工藝包括送紗、浸膠、成型、纏繞成肋和加熱固化等過(guò)程；其制備裝置主要有沿FRP筋的傳送方向依次設(shè)置的紗架、浸膠槽、穿紗板、成型模具、繞線軸、加熱通道、牽引機(jī)和切割機(jī)。然而，內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱是在FRP型材的內(nèi)部嵌入型鋼，且構(gòu)件為弧形，故需對(duì)傳統(tǒng)的拉擠熱固化成型工藝進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)化程度大、生產(chǎn)效率高的內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱的制備工藝。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱的制備工藝，該制備工藝包括以下步驟，

步驟一、切割：按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度切割型鋼；

步驟二、送紗并浸膠：將纖維束通過(guò)穿紗板并送入浸膠槽，使其勻速通過(guò)液態(tài)樹(shù)脂槽進(jìn)行浸漬；

步驟三、型鋼浸膠：為保證型鋼與FRP間的有效粘結(jié)，型鋼置入成型模具前，需單獨(dú)設(shè)置浸膠箱對(duì)其表面進(jìn)行浸膠；

步驟四、拉擠成型：浸膠后的型鋼和纖維束在導(dǎo)向裝置和牽引裝置的作用下一起進(jìn)入拉擠成型模具中進(jìn)行初步成型；

步驟五、彎曲成型：利用彎曲成型模具將初步成型的FRP型材彎曲為弧形；

步驟六、加熱固化：將步驟五制備的弧形構(gòu)件送入加熱固化裝置中進(jìn)行固化，制備出內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱成品。

本發(fā)明的內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱的制備工藝可在現(xiàn)行的拉擠設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，自動(dòng)化程度大、生產(chǎn)效率高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種內(nèi)嵌工字形鋼的FRP型材拱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1構(gòu)件的截面圖；

圖3是本發(fā)明的一種內(nèi)嵌工字形鋼的FRP型材拱的制備工藝示意圖；

圖4是圖3中裝置11的詳圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種內(nèi)嵌工字形鋼的FRP型材拱，包括工字鋼1、FRP層2，F(xiàn)RP層2緊固在工字鋼1的外部。

如圖3所示，一種內(nèi)嵌工字形鋼的FRP型材拱制備工藝如下：

(1)按所需長(zhǎng)度切割工字形鋼6；

(2)將纖維置于紗架3上，在牽引裝置13的作用下，引出后經(jīng)穿紗板4的若干個(gè)穿紗孔分股牽引，進(jìn)入環(huán)氧樹(shù)脂槽9進(jìn)行浸膠；

(3)為保證工字形鋼6與FRP間的有效粘結(jié)，在工字形鋼6置入成型模具12前，需單獨(dú)設(shè)置浸膠箱8對(duì)其進(jìn)行浸膠，注膠罐7與浸膠箱8連接；

(4)浸膠后的纖維在牽引裝置13的作用下通過(guò)圖4中導(dǎo)向裝置11的第一集束孔111、第二集束孔112、第三集束孔113和第四集束孔114。同時(shí)，浸膠后的工字形鋼在牽引裝置5和13的作用下穿過(guò)導(dǎo)向裝置11的中間孔115，其中導(dǎo)向裝置11與拉擠模具12通過(guò)鋼板固定為整體結(jié)構(gòu)。工字形鋼的中軸線要與工字形成型模具的中心線重合，以保證成品的質(zhì)量。在牽引力的作用下，纖維、樹(shù)脂和工字形鋼一起通過(guò)拉擠模具12并初步成型；第一集束孔111、第二集束孔112、第三集束孔113和第四集束孔114均布在中間孔115的周圍；

(5)將上述初步成型的型材和彎曲成型模具的凸模15進(jìn)行固定，下壓弧形模具的凹模14，將直線型型材彎曲為弧形；

(6)將上述成型的FRP型材拱放入加熱固化裝置16的烘道，在設(shè)定好的溫度下產(chǎn)生固化反應(yīng)，最終制備出內(nèi)嵌工字形鋼的FRP型材拱成品。

本發(fā)明內(nèi)嵌型鋼的FRP型材拱的制備工藝是對(duì)傳統(tǒng)拉擠熱固化成型工藝的改進(jìn)，可在現(xiàn)行的拉擠設(shè)備上進(jìn)行改造，自動(dòng)化程度大、生產(chǎn)效率高，具有良好的應(yīng)用前景。