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什么是碳纤维布,碳纤维加固起到什么作用?

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   1.碳纤维加固材料组成及一般要求:

   粘贴纤维增强复合材料加固结构的加固材料,由高强度的增强纤维复合材料FRP与将增强纤维片材粘结于加固混凝土构件的浸渍胶或结构胶组成。建筑工程用FRP产品中,主要用于混凝土结构加固补强的有FRP纤维织物(纤维布)和FRP板材。

   此外,还有在混凝土结构加固前,将不平整表面及蜂窝孔洞修补平整的底层填料及涂料。涂料是用于渗透进水泥表面,促进粘贴并形成长期持久界面的基础。

   对结构加固用的主材和粘结材料,要求强度高、弹性模量高、极限变形大(极限拉伸应变一般要求不小于1%)、有较好的耐腐蚀性、耐久性,耐湿热环境、抗老化、抗疲劳性能好。另外,对施工使用环境要求不高,便于现场加工,施工方便。

   2.加固用增强纤维复合材料

   (1)纤维织物

   纤维织物是纤维的一种制品形式,主要用于建筑结构的加固补强修复,所用的纤维织物主要有碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布、PBO布及混杂纤维布等不同种类的纤维织物。

   1)碳纤维布

   结构加固修复用的碳纤维布(Carbon Fiber Sheet,简称CFS)是由单向或双向连续碳纤维丝组成、未经树脂浸溃固化并按一定方法编织而成的布状碳纤维制品。碳纤维布按碳纤维丝的编织方向分为单向碳纤维布和双向碳纤维布,碳纤维布按所用碳纤维丝的力学性能分为高强度型(HT)和高弹性模量(HM)两个品种。目前在结构加固补强修复工程中广泛使用的是单向高强度型碳纤维布。

   需要指出的是碳纤维布本身只是一种半成品,在结构加固补强修复时,在施工现场采用现场手糊工艺与碳纤维加固修复用浸渍树脂复合形成碳纤维布增强复合材料片  材,同时浸渍树脂将片材粘贴在结构层上。  

   在材料中,碳纤维布是增强材料,树脂是基体材料,碳纤维承受荷载,树脂起固定。碳纤维和传递荷载的作用。加固使用的碳纤维布,有以下4种织造方式:

   ①碳纤维布机编织物

   它是指经向排列的碳纤维束丝与纬向排列的合成纤维交织形成的碳纤维织物,也称为纬编型(见图1-16 )。具有以下特点:a)碳纤维不受固定作用的纬纱干涉,不产生凹凸弯曲,粘附良好且分散,能充分发挥碳纤维丝束的增强功能铺层施工时,碳纤维能伸直排列,b)经向碳纤维丝与纬纱之间且在每束纤维之间存在缝隙,利于浸渍树脂及气泡排除。

 

 

   ②碳纤维非织造织物:

   又称背网热压型碳纤维布,是指用一定的加工方法使碳纤维按同一方向平行排列构成具有一定宽度、长度、厚度,并具有一定物理机械性能的柔性的片装纤维布(见图1-17)。网格支撑材料的作用是将均匀排列的单向纤维两面用不超过纤维质量10%的含有少量胶粘剂的纱网固定。施工时,由于气泡不易排出,所以对浸渍树脂的要求比较高,最好根据厂家的要求选择其配套或指定的专业浸渍树脂。

   ③经纬缝合型碳纤维布:

   目前在结构加固修复工程中使用的单向编织物,织物背衬聚醋纤维毡,并用聚醋纤维缝合成纤维布。国内生产厂家有北京航天锦达GJ、台湾重亿CYMX等。

 

 

什么是碳纤维布,碳纤维加固起到什么作用?

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   ④碳纤维预浸料:

   将纤维丝分理成扁平状纤维丝束,进人树脂槽浸胶(豁度很小的溶液),使每根单丝表面都涂上一层薄薄的树脂,然后经过碾压、挤压除去多余的树脂胶并缠绕在圆筒上,沿圆筒轴向把它剪开,展开于隔离纸上,就得到碳纤维预浸料的薄片。预浸料是碳纤维的重要中间材料,其性质将延伸到复合材料中。预浸料表面通常有一层隔离纸保护膜,其作用是防止预浸料被污染,又可为在其表面画线提供方便。隔离纸的另一个作用是防止单向预浸的横向开裂。生产厂家有日本东邦等。

   2)玻璃纤维布:

   玻璃纤维布(Glass Fiber Sheet,简称GFS)由经纱、纬纱编织而成。织造玻璃纤维布用的玻璃纤维单丝直径最大不超过13um,一般在9um以下,有五种基本织纹:平纹、斜纹、缎纹、螺纹和席纹。加固使用的主要是单向布,所用的玻璃纤维仅限于无碱(E)和高强(S)玻璃纤维。单向玻璃纤维布是指经纬向拉断力悬殊的玻璃布,经向是密纱或强纱,纬向是稀纱或弱纱。需要指出的是:由于布中的玻璃纤维经过纺织在布中呈现弯曲及扭曲状态,故布的拉伸强度远低于玻璃纤维的强度。玻璃纤维布可以单独或与碳纤维织物混杂使用作为补强材料来克服纯碳纤维复合材料脆性断裂的缺点。玻璃纤维布具有强度高、外形稳定、延性好、抗冲击性能优良、不导电等特点,尤其适用于电绝缘要求高的场合,且性价比高。

   3)芳纶纤维布:

   芳纶纤维布(Aramid Fiber Sheet,简称AFS)是单向或双向排列的芳纶纤维编织而成的一种纤维织物,具有质轻、柔软、高强度、耐久、耐腐蚀等特性,尤其适用于对绝缘性或非磁化性要求比较高、抗冲击及抗疲劳性能要求高的应用领域。

   芳纶片材用于结构加固修复工程,与碳纤维片材相比,具有以下优点:

   ①芳纶的密度只有碳纤维的80%;

   ②芳纶的断裂伸长率比碳纤维大,当将它组合人混凝土结构物时,能耐反复冲击,且恢复性好,这种特性使它适用于易受撞击损害或易受地震破坏的混凝土结构加固;

   ③芳纶是一种电绝缘体,可应用于接近高压线或电信设施的地方,而碳纤维片材是不允许具有导电性的;

   ④当混凝土结构用芳纶片材包裹后,它可提供永久性的防护,并作为碳化的屏障,这种特性使它特别适用于那些不可能经常检查的地方,如地下或深海基础工事等领域;

   ⑤当用它补强修复矩形结构物时,无需将转角磨圆,施工简单。

   但是,芳纶复合材料最大的缺点是拉伸强度和层间剪切强度都明显低于碳纤维复合材料。

3.纤维复合材料的性能:

   纤维复合材料是高强度纤维片材和结构胶粘剂组成,其组分材料虽然彼此作用成为一个整体,但是在交界面处可以将它们物理地分割出来。也就是说,复合材料没有产生化学变化,而是由两个独立的物理相所组成的固体材料,具有各组分材料的综合性能。同时,复合材料有时甚至具有组分材料所没有的优良性能。纤维增强复合材料的性能主要取决于:纤维性能、树脂性能、复合材料中纤维与基材的体积百分比、复合材料中纤维的几何形状与取向。纤维复合材料的特性与其主要组分的关联见表1-10,这种关联为我们改进复合材料的性能提供了解决的途径。

 

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