1.本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种可替代钢筋、竹筋和玄武岩筋的玄武岩纤维增韧竹筋的制备方法。


背景技术：

2.钢筋用于制备钢筋混凝土时虽然具备可模性好、强价比合理、耐火性能好、耐久性能好、适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能、可以就地取材等优点。但是存在问题也较为明显：自身重力较大，这对大跨度结构、高层建筑结构以及抗震不利，以及运输和施工吊装带来困难。还有，钢筋混凝土结构抗裂性较差，受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制的结构，要满足这些要求就需要提高工程造价。此外，钢筋混凝土结构的隔热隔声性能也较差，同时其钢筋表面的耐酸腐蚀能力也较差。因此要求我们将钢筋向着更耐酸更轻质的方向发展。
3.竹子作为一种便宜、能快速生长、能生物降解的“绿色”材料，在建筑领域的使用无疑符合了环境友好的理念。同时满足了轻质筋的要求，但是竹筋粗壮也存在大量的问题，耐火性差，耐久性相对较差，同时一般的竹筋在材料性能上，与钢筋比起来有抗拉强度低，弹性模量小，竹筋纵横向线膨胀系数相差较大，与混凝土粘结性能力差等弱点。一般的竹筋混凝土构件破坏时往往呈脆性破坏，即破坏无明显征兆，一出现裂缝即破坏。同时竹筋也很难施加预应力，以便在较大跨度结构中使用。因此要求竹筋向着高强和高耐久性方向发展。
4.玄武岩纤维筋(bfrp)是以玄武岩纤维为增强材料与合成树脂(不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基树脂等)及填料、固化剂等基体相结合，经拉挤工艺成型的一种新型复合材料。与钢筋不同的是，玄武岩纤维筋密度是1.9～2.1g/cm3，约为钢筋的1/4(钢筋密度为7.8～7.9)；玄武岩纤维筋的抗拉屈服强度是钢筋的2～3倍，其热膨胀系数与混凝土相近，确保了混凝土与筋材的同步变形。玄武岩纤维筋是一种不生锈的电绝缘体，具有非磁性，尤其是：具有极高的耐酸性和耐碱性。对水泥砂浆中的水分浓度及二氧化碳的浸透和扩散具有较高的容许度，可防止在苛刻环境下混凝土构筑物的腐蚀，从而达到提高建筑物的耐久性的作用。其有优异的强度和拉伸性能，但是脆性过大，极易被折断，在使用过程中不能弥补混凝土抗折强度的损失，因此在适用范围上面存在问题。因此急需向着高韧的方向发展。
5.cn201810583740.0发明提供一种亚硝酸根插层水滑石材料改性钢筋环氧树脂涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将亚硝酸根插层水滑石材料与硅烷按一定质量比加入到硅烷有机混合溶液中，水浴磁力搅拌经分离处理后，用乙醇与去离子水的混合溶液洗涤至ph为中性，真空干燥，制得干燥物；研磨干燥物至细粉，将其加入到正丁醇有机溶剂中，超声分散，制得有机溶剂分散物溶液；将环氧树脂加入到有机溶剂分散物溶液中，超声分散；加入聚酰胺固化剂，分散均匀后，真空干燥制得；本发明不仅能密实环氧树脂的孔隙结构，阻碍氯离子的渗透侵入，阻止钢筋氯离子腐蚀发生，由此使得涂层材料具有多功能性及智能性，极大提升环氧树脂涂层对钢筋的腐蚀防护能力。
6.cn201711095363.8发明属于钢筋混凝土领域，公开了一种耐氯盐腐蚀碳纳米管改性钢筋混凝土及其制备方法。本发明采用化学作用力和物理方法结合使得碳纳米管分散于聚乙烯醇溶液中，获得均匀分布、良好结合的碳纳米管/聚乙烯醇预聚液后，再将预聚液作为复合改性剂加入到水泥基体中，以此获得均匀分散的碳纳米管-聚乙烯醇-水泥基复合材料。该方法将羟基碳纳米管和聚乙烯醇的增强效果充分结合到复合改性水泥基材料之中，不仅在力学性能方面拥有其独特的优势，并且能够减少孔隙率，且通过改变内部微观介电常数，捕获移动电荷，防止腐蚀电池的形成，显著降低钢筋混凝土中的腐蚀电流，延长钢筋混凝土耐腐蚀时间。
7.cn201120387846.7实用新型提供一种竹-钢筋混凝土组合结构，由竹材、混凝土、纵筋、箍筋和剪力键共同构成，纵筋、箍筋组成钢筋骨架，混凝土包裹钢筋骨架、且位于竹材上部，混凝土通过剪力键与竹材紧密连接成整体。该实用新型彻底改变了竹结构刚度控制设计的不利局面，上部混凝土内纵筋与箍筋的配置，大大提高了组合结构的承载力，并抑制上部混凝土开裂，减小裂缝宽度，与竹结构相比，其经济效益更好，可应用于土木建筑结构领域。
8.cn201610248700.1发明了一种用竹筋水泥砂浆面层加固砌体墙的方法，采取竹筋水泥砂浆面层不仅施工速度快、影响范围小，且能保证砌体墙的承载力和变形满足后续使用要求。竹材为可再生天然速生材料，采用竹席加固既有建筑可有效减少对资源能源的消耗，提高既有建筑改造业的可持续性。
9.cn200910025671.2发明公开了一种玄武岩纤维复合筋及玄武岩纤维复合拉索，所述的复合筋由玄武岩纤维和碳纤维在预张力作用下通过拉挤成型复合形成，纤维体积比例4∶1～1∶1；所述的玄武岩纤维复合拉索，包括外保护层和置于其内的纤维筋材，所述的纤维筋材包括中心筋和外部筋，所述的中心筋由玄武岩纤维筋或碳纤维筋组成，所述的外部筋由玄武岩纤维复合筋组成，在所述的中心筋和外部筋之间设置有粘弹性填充层和内套筒，所述的内套筒内侧与粘弹性填充层连接，内套筒的外侧与外部筋连接。所述的复合拉索中，碳纤维含量占拉索总体纤维含量的25～40％。与现有技术相比，本发明玄武岩纤维复合拉索在玄武岩纤维中复合碳纤维，使得拉索整体的短期和长期力学性能和化学性能优良，并具有突出的经济性特点。
10.cn201911132297.6发明公开了一种玄武岩纤维复合筋的制备方法，方法步骤如下，步骤一、将连续玄武岩纤维从纱架抽出，并在浸润槽里与树脂混合物进行充分接触混合；步骤二、将玄武岩纤维丝拉挤成型；步骤三、将连续玄武岩纤维缠绕成束；步骤四、进行表面涂覆；步骤五、加热固化；步骤六、卷筒收卷；步骤七、拉伸和弯曲试验；步骤八、合格产品。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的玄武岩纤维复合筋在装配式建筑中的应用主要研究玄武岩纤维复合筋在混泥土板中代替钢筋进行使用，明确玄武岩纤维复合钢筋的技术指标，通过生产工艺、树脂配方的改进，提高玄武岩纤维复合筋的性能，形成的玄武岩纤维复合筋板可用作装配式建筑中，可形成全新的产业。
11.综合分析以上发明的新型筋材和传统筋材，主要存在以下问题。钢筋主要问题在于容重太重，无法更好的适用于当代高层建筑，亟待创新推出新型筋材，以适用现代建筑轻质高强的要求；玄武岩筋的主要问题在于脆性太大，结合同样是脆性材料的混凝土，无法很好的增加混凝土的韧性，提高混凝土抗剪、抗拉的问题，与混凝土没有很好的协同作用，无
法适用于混凝土结构中；竹筋的主要问题，由于竹筋材质不稳定，因此竹筋性能不稳定，难以批量生产，同时竹筋的抗拉强度远小于钢筋和玄武岩筋，所以致使其无法用于建筑主要部位，起到有效的作用。


技术实现要素：

12.本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种轻质、耐腐、抗拉强度高、韧性强的玄武岩纤维增韧竹筋的制备方法。
13.为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
14.玄武岩纤维增韧竹筋的制备方法，按如下步骤依次实施：
15.(1)制备长20～25mm，宽为8～10mm，厚为8～10mm的竹条；
16.(2)取长为20～25mm，单丝直径为10～13μm的玄武岩纤维备用；
17.(3)按照a组分和b组分质量比为1～1.05：2～2.2配制聚氨酯粘合剂；
18.(4)采用步骤(3)所述聚氨酯粘合剂，将步骤(2)所得玄武岩纤维粘结成片状玄武岩纤维带，将成型的所有片状玄武岩纤维带粘贴到竹筋表层，刮去多余聚氨酯粘合剂，放在架子上，待粘合剂固化后，即得玄武岩纤维增韧竹筋。
19.进一步地，本发明步骤(1)所述竹条的宽为10mm，厚为10mm，拉伸强度≥100mpa。
20.进一步地，本发明步骤(2)所述单丝的直径为13μm，拉伸强度≥10mpa。
21.进一步地，本发明步骤(3)所述聚氨酯粘合剂的a组分包括分子量为300～ 500的三官能度聚醚多元醇70～90份、交联剂5～12份、dop或dbp增塑剂5～25份及金属催化剂0.1～0.3份；所述b组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯100～220。
22.进一步地，本发明所述交联剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种或两种以上的混合物。
23.进一步地，本发所述金属催化剂为异辛酸铅、异辛酸铋、异辛酸钾中的一种或两种以上的混合物。
24.进一步地，本发明步骤(4)中，将成型的所有片状玄武岩纤维带纵向粘贴到竹筋表层。
25.进一步地，本发明步骤(4)中，将步骤(2)所得玄武岩纤维单层粘结成片状玄武岩纤维带。
26.本发明新型筋材
‑‑
玄武岩竹筋材料具有功能丰富、低容重、高抗拉强度、高韧性、应用场景广泛、耐久性强、成本低廉同时兼具高环保功效等特点，通过选用竹材和玄武岩纤维并加以粘合剂制备成新型玄武岩竹筋。新型筋材解决了钢筋材质过重、玄武岩筋过脆、竹筋抗拉强度过低的问题。同时由于竹筋和玄武岩纤维的结合，稳定了竹材的性能，使玄武岩竹筋批量生产成为可能，稳定质量。同时发挥了两种材质的优势，将竹材的高韧低容重与玄武岩纤维的高抗拉和耐久性很好的结合在一起，形成了优势互补。
27.与市面上产品相比，不仅在性能上达到轻质高韧高强，抗拉强度可达500mpa，容重仅1000kg/m3，可适用于更多建筑领域，适用范围更广，大大拓宽了应用场景，同时解决了高层需要轻质高韧高强材料的问题；同时在生产成本上也进行了节省，竹材为可再生资源，在南方地区，竹材资源丰富，待我们去开采和综合利用，玄武岩纤维为玄武岩热熔拉丝，现我国已有成熟的技术以及工艺，最后使用少量的粘合剂，成本远远低于钢筋等传统筋材；最后
在环境保护上，使用可再生资源，使用无污染纤维，将其用于建筑上，可大大降低建筑物全生命周期的碳排放。
28.与现有技术相比，本发明具有如下特点：
29.首先玄武岩纤维增韧竹筋，相较于玄武岩筋，提升了其韧性；相较于竹筋，提升其抗拉拔强度；相较于钢筋，降低了其任容重、提升了其耐久性。玄武岩纤维纵向粘合在竹筋表层，通过利用玄武岩的高拉伸强度，利用竹子的抗折强度，可综合提升玄武岩改性竹筋的性能。同时采用竹材和玄武岩纤维，利用可再生资源和“石头拉丝”，绿色节能环保，符合可持续发展的理念和战略。
30.表1不同材料筋的性能对比
[0031][0032]
相比于钢筋容重为7850kg/m3，玄武岩纤维增韧竹筋容重为1300kg/m3，大大降低筋的容重，可将玄武岩纤维增韧竹筋用于高层建筑，增益效果明显；相比于玄武岩筋，玄武岩竹筋大大提升了其韧性，可增韧30～50％，使玄武岩筋摆脱脆性，成为新型绿色混凝土结构用筋，可拓展其适用范围和功能，为产品的发展拓宽途径；相比于竹筋，玄武岩纤维增韧竹筋外层包覆玄武岩纤维，耐酸碱，极大提高其耐久性，同时玄武岩纤维和粘合剂也大大提高了其拉伸强度，相比于竹筋，不仅可用于非机构构建，同时可以将其用于结构混凝土中。玄武岩纤维增韧竹筋更轻质、耐腐、高韧和高强的特点，更适用于混凝土结构中。
附图说明
[0033]
图1为本发明实施例1所制备的玄武岩增韧竹筋示意图；
[0034]
图2为本发明实施例2所制备的玄武岩增韧竹筋示意图。
具体实施方式
[0035]
下面结合具体实施例对本发明一种玄武岩纤维增韧竹筋作进一步详细说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0036]
实施例1
[0037]
玄武岩纤维增韧竹筋的制备方法，按如下步骤依次实施：
[0038]
(1)制备长20～25mm，宽为10mm，厚为10mm的竹条；
[0039]
(2)取长为20～25mm，单丝直径为13μm的玄武岩纤维备用；
[0040]
(3)用聚氨酯粘合剂的a组分包括分子量为300的三官能度聚醚多元醇70 份、交联剂丙三醇5份、三羟甲基丙烷7份、dop增塑剂17.8份及金属催化剂异辛酸铅0.2份；所述b组
份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯150份；
[0041]
(4)采用步骤(3)所述聚氨酯粘合剂，将步骤(2)所得玄武岩纤维单层粘结成片状玄武岩纤维带，不得重复粘接，避免影响玄武岩纤维的拉伸性能；将成型的所有片状玄武岩纤维带纵向粘贴到竹筋表层，刮去多余聚氨酯粘合剂，放在架子上，待粘合剂固化后，即得玄武岩纤维增韧竹筋。
[0042]
实施例2
[0043]
玄武岩纤维增韧竹筋的制备方法，按如下步骤依次实施：
[0044]
(1)制备长20～25mm，宽为10mm，厚为10mm的竹条；
[0045]
(2)取20～25mm的单丝直径为13μm的玄武岩纤维；
[0046]
(3)用聚氨酯粘合剂的a组分包括分子量为300的三官能度聚醚多元醇70 份、交联剂丙三醇5份、三羟甲基丙烷7份、dbp增塑剂17.8份及金属催化剂异辛酸铅0.2份；所述b组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯200份；
[0047]
(4)采用步骤(3)所述聚氨酯粘合剂，将步骤(2)所得玄武岩纤维单层粘结成片状玄武岩纤维带，不得重复粘接，避免影响玄武岩纤维的拉伸性能；将成型的所有片状玄武岩纤维带纵向粘贴到竹筋表层，刮去多余聚氨酯粘合剂，放在架子上，待粘合剂固化后，即得玄武岩纤维增韧竹筋。
[0048]
表2不同比例粘合剂组分玄武岩竹筋的性能对比
[0049][0050]
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。