可能很多朋友并不了解或者沒有見過這種材料。碳纖維布從早的航空、宇宙關聯器材的應用開始,到體育用品和機械產品,近年,作為混凝土構造物補強材料的替代品,被廣泛應用在高速公路、鐵路橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補強工程中。
近這幾年,碳纖維布行業(yè)的發(fā)展勢頭是非常強烈的,尤其是用碳纖維制成的復合材料可以極大地增強復合材料的強度和韌性。而碳纖維本身厚度有很大的不同,比如說有的是0.111mm的厚度,還有的是0.167mm的厚度。當然也有一些碳纖維是非常厚的,比如說0.294mm或者0.333mm的厚度都有,關鍵就是看具體的工程的實際需要。
碳纖維布行業(yè)發(fā)展是非常的不錯的,這種材料可以在各行各業(yè)都能夠使用的到,尤其是在工程加固行業(yè),屬于性能高強的新型的加固材料。比如說在建筑結構上面使用這種材料可以讓結構的強度得到極大的提升,同時還能夠增強結構的抗震能力。
但是,碳纖維布需要和碳纖維膠配套使用,才能起到加固補強的作用。一般的操作是,用碳纖維膠將碳纖維布和混凝土等基材粘結在一起,以此提高結構的強度、抗震、抗老化等方面的能力。
另外,碳纖維布本身質輕、有韌性,可以包裹不同外形的構件,也可以在狹小的空間內使用。比如在橋梁建造的時候,或者是在見到一些形狀比較復雜的需要加固的建筑工程的時候就能夠使用的到。
關于碳纖維布的一些話題就簡要的為大家介紹到這里了,希望通過今天的介紹能夠讓大家對這種材料有更多的了解。目前國內生產碳纖維布的企業(yè)不少,但是,關于碳纖維布的品質是參差不齊的,客戶在購買時可以從多方面綜合考慮。

混凝土橋梁結構的粘貼碳纖維板技術在加固中具有不中斷交通,且工期短,人工少的優(yōu)點。所以擴展該項技術開展了配有大偏心CFRP體外束預應力混凝土連續(xù)梁橋體系應用研究,是本世紀新型橋梁建設方向之一。
1,碳纖維材料的基本特性
碳纖維增強復合材料補強加固所采用的基本材料是高強度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,單向排列成束,用環(huán)氧樹脂浸漬固化的碳纖維板或未經樹脂浸漬固化的碳纖維布,統(tǒng)稱碳纖維片材。將片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在橋梁混凝土構件需補強加固部位表面,樹脂固化后與原構件形成新的受力復合體,共同工作。
1.1 碳纖維片材
片材碳纖維材料的拉伸強度在(2400~3400)MPa之間,與普通碳素鋼板拉伸強度為240MPa相比,片材的拉伸強度很高。 片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學性能不同,碳纖維片材依力學性能分成高模量、高強度和中等模量三類。高模量碳纖維片材的彈性模量較高,但其伸長率較低。相比之下,碳纖維片材的單位重比鋼材低許多,說明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學結構穩(wěn)定,本身不會受酸堿鹽及各類化學介質的腐蝕,有良好的耐寒和耐熱性。
1.2 配套樹脂類粘結材料
混凝土結構加固修補配套樹脂系統(tǒng)包括底層涂料,用于滲透過混凝土表面,促進粘結并形成長期持久界面的基礎;油灰,用于填充整個表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材;浸漬樹脂或粘結樹脂,前者用于碳纖維布粘貼,后者用于碳纖維板粘貼。浸漬樹脂或粘貼樹脂是將碳纖維片粘附于混凝土構件表面并與之緊密地結合在一起形成整體共同工作的關鍵,因此,樹脂同混凝土的粘貼強度大于混凝土的拉伸強度和剪切強度。
就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術而言,環(huán)氧樹脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義,因為這涉及到粘貼工作質量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時間緊密相關。采用專配的環(huán)氧樹脂材料,在混凝土施工表面溫度(10~40)攝氏度時,粘貼環(huán)氧樹脂固化時間約15小時以上,但粘貼后就可以使用的時間為45分鐘以上,專配的環(huán)氧樹脂材料的這一性能是完全適合混凝土橋梁的加固工作。
2,碳纖維加固補強的施工工藝
2.1 根據設計確定粘貼碳纖維的范圍進行基底處理;
2.1.1 將砼構件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈,達到結構密實部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕,并進行必要的處理。對經過剔鑿、清理和露筋的構件殘缺部分進行修補復原。
2.1.2 裂縫修補??p寬小于0.2mm的裂縫,用環(huán)氧樹脂進行表面涂刷密封;大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹脂灌縫。
2.1.3 將構件表面凸出部分(模板的段差等)打磨平整,修復后的段差盡量平順。用磨光機把棱角磨成半徑大于30mm的圓角。
2.1.4 清洗打磨過的構件表面,并使其充分干燥。
2.2 底層涂刷(底層涂料具有較強的滲透性,可滲入砼表面內)
2.2.1 把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱量準確后放人容器內,用攪拌器拌均勻,一次調和量應在可使用時間內用完為準。
2.2.2 用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料。
2.2.3 底層涂料固化后,表面有凸起部分時要用砂紙磨光。
2.2.4 注意在氣溫小于5C,相對濕度大于85,砼表面含水率在8以上,有結露可能而無可靠保證措施時,均不得施工。
2.3 環(huán)氧膩子對構件表面殘缺的修補
2.3.1 構件表面凹陷部位應用環(huán)氧膩子填平,修復至表面平整。
2.3.2 內角(段差、起拱等)要用環(huán)氧膩子填補使之平順。
2.4 貼碳纖維片。
2.4.1 為了防止碳纖維受損,在碳纖維片運輸、儲存、裁切和粘貼過程中,嚴禁受彎折。貼片前應用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷纖維片,每段長度一般不超過6rn。
2.4.2 碳纖維接頭必須搭接10cm以上,橫向不需搭接。
2.4.3 按規(guī)定比例摻配樹脂主劑和固化劑,用滾筒刷均勻地涂刷黏結樹脂,稱為下涂。
2.4.4 貼片時,在碳纖維片和樹脂之間盡量不要有空氣,可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上對此滾壓,使樹脂滲入碳纖維中。
2.5 養(yǎng)護
粘貼碳纖維片后,需自然養(yǎng)護24h達到初期固化,并保證固化期間不受干擾。
2.6 涂裝
根據需要可在樹脂固化后加固補強構件表面,涂刷耐火涂層和色彩。
3,碳纖維(片材)加固處理要點
在進行結構加固處理前,先對梁板采取有效地卸載和支頂措施,然后按以下施工工序進行加固施工。
3.1 破損面混凝土表面處理:清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土,露出混凝土結構層。3.2 按設計要求對破損面鋼筋處理后用M45的環(huán)氧樹脂砂漿進行灌縫或封閉處理,并保證鋼筋保護層厚度不小于15mm,利用打磨機將其表面打磨平整,并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈,使構件加固表面平整、干燥無粉塵。另外,如碳纖維需沿基纖維方向繞構件轉角處粘貼時,轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20mm。
3.3 涂刷底層樹脂:用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面,待樹脂表面指觸干燥時即進行下一道工序施工。
3.4 找平處理:表面凹陷部位用找平材料填補平整,且不應有菱角。
3.5 粘貼碳纖維片材:將配制好的浸漬樹脂均勻涂抹于所要粘貼的部位,并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓,擠除氣泡,使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布,滾壓時不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復上述步驟,待纖維表面接觸干燥時即可進行下一層的粘貼。如超過60min,則應等12h后,再行涂刷粘結劑粘貼下一層。
3.6 在后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。
4,對碳纖維加固補強技術的展望
碳纖維用于砼結構的修復補強雖然時間不長,但發(fā)展很快,其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點:
4.1 施工簡便迅速,無需模板、夾具、支撐等。
4.2 不增加結構重量,碳纖維片重量200g/m~300g/m,設計厚度0.111mm~0.167mm,加上環(huán)氧樹脂的重量也很輕,對結構自重影響可忽略不計。
4.3 能適應各種結構外形的補強。
4.4 可以多層粘貼。可根據設計要求,在一個部位重疊粘貼。
隨著我國高等級公路的迅速發(fā)展,高速公路橋梁通車里程也在不斷增長,橋梁由于各種原因造成承載力降低、混凝土強度降低或需要提高抗震能力和修補橋梁裂縫,都可以應用碳纖維布補強技術。

在認識碳纖維增強塑料復合材料制品時,很多人看到具有碳纖維紋路的制品感覺就是酷,具有時尚科技感。今天我們就來探討不同碳纖維紋路來做碳纖維復合材料制品有什么不一樣。
碳纖維在復合材料中起到承載載荷的作用,外界作用于CFRP復合材料上的力都會經塑料傳遞給碳纖維,所以對CFRP復合材料的破壞首先要破壞碳纖維。
那么對碳纖維的破壞基本可分兩種,一種是平行于碳纖維方向的拉伸力,這個力會將碳纖維拉斷,所以要求碳纖維具備較高的拉伸強度;另一種是剪切力,這個力垂直于碳纖維方向,要求碳纖維具備較高的抗剪切強度??上г谒刑祭w維供應商產品性能參數一欄里都沒有出現碳纖維剪切強度的表述。這是因為首先碳纖維剪切強度很小,另一方面碳纖維本身屬于一維材料,在直徑尺度很小,對碳纖維制品的任何剪切力都可以分解成不同方向碳纖維的拉伸力。
有了這個概念,那么進行復合材料制品設計過程中,盡可能了解制品的受力情況,然后對制品的纖維排布方向進行針對性的優(yōu)化,盡可能的使作用于碳纖維復合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力,因為拉伸強度高是碳纖維的優(yōu)勢,以己之長攻彼之短嘛。二維的編織布是制造碳纖維復合材料制品和預浸料的原料,也是進行纖維排布方向優(yōu)化的基礎。那么對不同碳纖維布編制方向的了解將會有助于碳纖維復合材料制品的設計。
平紋編織的特點是經紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經緯紗每隔一根紗就交錯一次(如圖1、2),所以交織點多,使織物堅牢、耐磨、硬挺、平整,但彈性較小,光澤一般,平紋織物密度不可能太高,較為輕薄,耐磨性較好,透氣性較好,布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài),纖維彎曲點比較多,在受拉伸過程中伸長率較高。同時由于相鄰兩根經紗和相鄰兩根緯紗交織點位置由于纖維束的滑動出現眼孔。平紋編織的變種形式也很多,比如12K經紗與1K緯紗混合編織。由于經線和緯線方向上纖維束的反射光不同,因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的外觀,類似于國際象棋的棋盤。
斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路(如圖3、4),這個紋路方向上并不存在纖維束,而是由于纖維束經緯向編織過程,經向或緯向纖維束跳過兩束緯向或經向纖維進行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小,纖維束浮長增大,同時相鄰兩個纖維束錯開一個編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點。這種斜紋外觀具有很強的立體感,用來做汽車改裝制品,比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
緞紋編織具備單獨的、互不連續(xù)的經交織點(或緯交織點)在組織循環(huán)中有規(guī)律的均勻分布如圖(5、6),這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點是經線(或緯線)浮線較長,交織點較少,它們雖形成斜線,但不是連續(xù)的,相互間隔距離有規(guī)律而均勻,此纖維布結構形式稱為緞紋組織。緞紋纖維布經紗和緯紗至少隔三根才交織一次,因此這種編織結構使織物密度更高,因而纖維布更加厚實。這種緞紋纖維布表面平滑勻整,質地柔軟,富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強度低于平紋和斜紋。
這三種編織形態(tài)由于碳纖維束受到彎曲和其他纖維束的影響造成碳纖維布的強度有差異,而且表征碳纖維編織布強度會有拉伸力、撕扯力、頂破力、彎曲力等,這些也是隨著編織方式的不同各有差異??傮w來說在碳纖維束排布方向上的拉伸強度與纖維強度和纖維摩擦力相關。而與纖維束不同的方向上的拉伸力則與纖維的編織形態(tài)關系較大了,一方面這一拉伸力可分為纖維平行方向和垂直方向上的力,平行方向的力要求纖維強度高,垂直方向上的力則與編織形態(tài)對纖維束的阻力有關了。
東華大學紡織學院在研究編織結構對織物強度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強度方面則有緞紋>斜紋>平紋。不過單獨研究編制結構對復合材料的影響有一些片面,需要綜合基體材料及制品受力情況來考量。
本文說論述碳纖維布的概念屬于狹義范疇,碳纖維布有編織類的,就像我們今天將的平紋、斜紋、緞紋編織;類的,像薄氈和無紡布;還有一種無緯布,就是整個纖維布的纖維排布在一個方向上,這在預浸料中很常見,靠網胎和樹脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們設計復合材料的基礎,根據受力情況優(yōu)化某一方向上纖維束的排布方向是關鍵,可設計性是復合材料得以存在的優(yōu)勢,國內復合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應該更深。

碳纖維布加固時應該怎樣粘貼
在碳纖維布加固的施工過程中有一項很重要的工藝就是粘貼碳纖維布,粘貼的好壞直接影響到施工的質量,那么如何粘貼才能保證碳纖維布加固的效果呢?
在粘貼碳纖維布之前,應確認粘貼表面干燥,如潮濕環(huán)境施工可選用南京曼卡特水下碳纖維布。粘貼時,纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上,該部位應多涂粘結樹脂,纖維布橫向不需要搭接。
1.按設計規(guī)定尺寸剪裁碳纖維布,嚴禁斜切碳布,并防止出現拉絲的現象。裁剪的數量應保證在當天用完,避免浪費,剪裁成型的碳纖維布應注意防止受損。
2.按粘結樹脂的主劑和固化劑應按比例稱量準確,裝入容器,用攪拌器均勻攪拌。一次調和量應以在可使用時間內用完為標準,并應防止灰塵等雜質混入。
3.粘貼碳纖維布前應對混凝土表面再次擦拭,確保粘貼面無粉塵。用滾筒刷將浸漬膠均勻涂刷于被粘貼部位,在搭接、拐角部位適當多涂抹一些。粘貼時,在碳纖維布和樹脂之間不應留有空氣。
4.粘貼碳纖維布時,放卷用力適度,將碳布拉緊對齊后粘貼,從中間向兩側進行粘貼,避免產生氣泡。
5.用塑料刮板或滾筒在碳纖維布表面反復滾壓,直至膠料滲出,滾壓時應沿同一方向,不宜在一個部位反復滾壓揉搓。碳纖維布外表面也需均勻涂抹浸漬膠,反復滾壓,使浸潤膠雙向充分浸潤碳纖維布。
6.多層粘貼時,應在碳纖維布表面指觸干燥后,立即進行下一層的粘貼。如延誤時間超過1h,應等12h后,再涂刷浸漬膠粘貼下一層。
看到這里,相信大家都了解了粘貼碳纖維布的工藝和粘貼中的注意事項,優(yōu)質的原材料還需要良好的施工工藝,SKO建筑加固平臺特旨在提供優(yōu)質的產品,從源頭保證工程質量。