在認(rèn)識(shí)碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制品時(shí)，很多人看到具有碳纖維紋路的制品感覺(jué)就是酷，具有時(shí)尚科技感。今天我們就來(lái)探討不同碳纖維紋路來(lái)做碳纖維復(fù)合材料制品有什么不一樣。
碳纖維在復(fù)合材料中起到承載載荷的作用，外界作用于CFRP復(fù)合材料上的力都會(huì)經(jīng)塑料傳遞給碳纖維，所以對(duì)CFRP復(fù)合材料的破壞首先要破壞碳纖維。
那么對(duì)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(gè)力會(huì)將碳纖維拉斷，所以要求碳纖維具備較高的拉伸強(qiáng)度；另一種是剪切力，這個(gè)力垂直于碳纖維方向，要求碳纖維具備較高的抗剪切強(qiáng)度?？上г谒刑祭w維供應(yīng)商產(chǎn)品性能參數(shù)一欄里都沒(méi)有出現(xiàn)碳纖維剪切強(qiáng)度的表述。這是因?yàn)槭紫忍祭w維剪切強(qiáng)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(duì)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(gè)概念，那么進(jìn)行復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能了解制品的受力情況，然后對(duì)制品的纖維排布方向進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化，盡可能的使作用于碳纖維復(fù)合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力，因?yàn)槔鞆?qiáng)度高是碳纖維的優(yōu)勢(shì)，以己之長(zhǎng)攻彼之短嘛。二維的編織布是制造碳纖維復(fù)合材料制品和預(yù)浸料的原料，也是進(jìn)行纖維排布方向優(yōu)化的基礎(chǔ)。那么對(duì)不同碳纖維布編制方向的了解將會(huì)有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)。
平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯(cuò)一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)多，使織物堅(jiān)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(diǎn)比較多，在受拉伸過(guò)程中伸長(zhǎng)率較高。同時(shí)由于相鄰兩根經(jīng)紗和相鄰兩根緯紗交織點(diǎn)位置由于纖維束的滑動(dòng)出現(xiàn)眼孔。平紋編織的變種形式也很多，比如12K經(jīng)紗與1K緯紗混合編織。由于經(jīng)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(lèi)似于國(guó)際象棋的棋盤(pán)。
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(gè)紋路方向上并不存在纖維束，而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過(guò)程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過(guò)兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)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(zhǎng)增大，同時(shí)相鄰兩個(gè)纖維束錯(cuò)開(kāi)一個(gè)編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感，用來(lái)做汽車(chē)改裝制品，比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續(xù)的經(jīng)交織點(diǎn)（或緯交織點(diǎn)）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(chēng)為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長(zhǎng)，交織點(diǎn)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(jié)構(gòu)形式稱(chēng)為緞紋組織。緞紋纖維布經(jīng)紗和緯紗至少隔三根才交織一次，因此這種編織結(jié)構(gòu)使織物密度更高，因而纖維布更加厚實(shí)。這種緞紋纖維布表面平滑勻整，質(zhì)地柔軟，富有光澤或稍呈紋路。這類(lèi)纖維布強(qiáng)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(qiáng)度有差異，而且表征碳纖維編織布強(qiáng)度會(huì)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。總體來(lái)說(shuō)在碳纖維束排布方向上的拉伸強(qiáng)度與纖維強(qiáng)度和纖維摩擦力相關(guān)。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(guān)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(qiáng)度高，垂直方向上的力則與編織形態(tài)對(duì)纖維束的阻力有關(guān)了。
東華大學(xué)紡織學(xué)院在研究編織結(jié)構(gòu)對(duì)織物強(qiáng)度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強(qiáng)度方面則有緞紋>斜紋>平紋。不過(guò)單獨(dú)研究編制結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)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(lái)考量。
本文說(shuō)論述碳纖維布的概念屬于狹義范疇，碳纖維布有編織類(lèi)的，就像我們今天將的平紋、斜紋、緞紋編織；類(lèi)的，像薄氈和無(wú)紡布；還有一種無(wú)緯布，就是整個(gè)纖維布的纖維排布在一個(gè)方向上，這在預(yù)浸料中很常見(jiàn)，靠網(wǎng)胎和樹(shù)脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們?cè)O(shè)計(jì)復(fù)合材料的基礎(chǔ)，根據(jù)受力情況優(yōu)化某一方向上纖維束的排布方向是關(guān)鍵，可設(shè)計(jì)性是復(fù)合材料得以存在的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)復(fù)合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應(yīng)該更深。

在之前的文章中，我們多次談到粘鋼加固與粘貼碳纖維布加固都可以提高原有建筑結(jié)構(gòu)的承載力，但這兩種方法對(duì)建筑承載力的提升效果如何，我們就不得而知。通過(guò)查閱整理相關(guān)的技術(shù)資料，將粘鋼加固與碳纖維布加固與大家進(jìn)行分享，希望對(duì)大家會(huì)有所幫助。
粘鋼和粘貼碳纖維布加固法其加固原理基本相同，都是通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘劑將薄鋼板和碳纖維材料粘貼在原構(gòu)件表面，使之成為一個(gè)整體共同受力提高原有構(gòu)件的承載力。
從施工方面來(lái)說(shuō)，粘鋼或粘貼碳纖維布的厚度不宜太厚。對(duì)于粘鋼來(lái)說(shuō)，其粘貼鋼板的加固量對(duì)受拉區(qū)和受壓區(qū)，分別不應(yīng)超過(guò)3層和4層，并且要保證鋼板的總厚度不應(yīng)超過(guò)10mm；粘貼碳纖維布的加固量對(duì)于預(yù)成型板來(lái)說(shuō)，不應(yīng)超過(guò)2層，對(duì)濕法鋪層的織物不宜超過(guò)4層。超過(guò)4層時(shí)，則應(yīng)考慮采用碳纖維板進(jìn)行加固，并采取可靠的加強(qiáng)錨固措施，確保結(jié)構(gòu)安全。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用粘鋼或粘貼碳纖維布加固時(shí)，其正截面的受彎承載能力提高幅度，不應(yīng)超過(guò)40%，并應(yīng)驗(yàn)算其受剪承載力，避免因受彎承載力提高后而導(dǎo)致構(gòu)件受剪破壞先于受彎破壞；其目的是為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，也是為了強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”設(shè)計(jì)原則的重要性。
由此看來(lái)，粘鋼和粘碳纖維布加固方法并不能無(wú)限提高建筑物的承載力，在對(duì)建筑物進(jìn)行加固處理時(shí)，我們必須按照混凝土結(jié)構(gòu)加固原則對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定并依據(jù)鑒定結(jié)果選擇合理的加固方案，確保結(jié)構(gòu)安全。

碳纖維布加固時(shí)應(yīng)該怎樣粘貼
在碳纖維布加固的施工過(guò)程中有一項(xiàng)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(zhì)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(yīng)確認(rèn)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(shí)，纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上，該部位應(yīng)多涂粘結(jié)樹(shù)脂，纖維布橫向不需要搭接。
1.按設(shè)計(jì)規(guī)定尺寸剪裁碳纖維布，嚴(yán)禁斜切碳布，并防止出現(xiàn)拉絲的現(xiàn)象。裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完，避免浪費(fèi)，剪裁成型的碳纖維布應(yīng)注意防止受損。
2.按粘結(jié)樹(shù)脂的主劑和固化劑應(yīng)按比例稱(chēng)量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。
3.粘貼碳纖維布前應(yīng)對(duì)混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無(wú)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(dāng)多涂抹一些。粘貼時(shí)，在碳纖維布和樹(shù)脂之間不應(yīng)留有空氣。
4.粘貼碳纖維布時(shí)，放卷用力適度，將碳布拉緊對(duì)齊后粘貼，從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼，避免產(chǎn)生氣泡。
5.用塑料刮板或滾筒在碳纖維布表面反復(fù)滾壓，直至膠料滲出，滾壓時(shí)應(yīng)沿同一方向，不宜在一個(gè)部位反復(fù)滾壓揉搓。碳纖維布外表面也需均勻涂抹浸漬膠，反復(fù)滾壓，使浸潤(rùn)膠雙向充分浸潤(rùn)碳纖維布。
6.多層粘貼時(shí)，應(yīng)在碳纖維布表面指觸干燥后，立即進(jìn)行下一層的粘貼。如延誤時(shí)間超過(guò)1h，應(yīng)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(xiàng)，優(yōu)質(zhì)的原材料還需要良好的施工工藝，SKO建筑加固平臺(tái)特旨在提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，從源頭保證工程質(zhì)量。

粘鋼加固和碳纖維布加固能不能互換？
在加固工程之中，粘貼碳布與粘鋼加固，是我們常見(jiàn)的加固方法，那么究竟碳布與粘鋼加固有哪些相同與不同之處呢？今天我們就來(lái)深入了解一下吧!
加固機(jī)理相似
粘貼碳纖維布加固和粘鋼加固的形式和加固機(jī)理比較類(lèi)似，本質(zhì)上相當(dāng)于增加構(gòu)件配筋，在抗剪、抗彎加固中一般可以互相替換。
粘鋼加固工法的優(yōu)勢(shì)
碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，但碳纖維的抗拉強(qiáng)度是鋼材的10倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強(qiáng)度，粘貼碳纖維需要加固構(gòu)件產(chǎn)生更大的形變。也就是說(shuō)，在小變形情況下，粘貼碳纖維加固應(yīng)力滯后顯著，所以當(dāng)構(gòu)件承載力相差較多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用粘鋼加固；
碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，達(dá)到同樣的力值，鋼材截面要大的多，所以粘鋼加固提高構(gòu)件鋼度的幅度要超過(guò)碳纖維加固。也就是說(shuō)，若補(bǔ)充同樣的抗彎能力，構(gòu)件粘鋼加固的撓度、裂縫寬度小于粘碳纖維加固的；
鋼板上可以焊接錨筋，也可鉆孔設(shè)植筋錨固，所以粘鋼加固的錨固方式較粘碳纖維靈活；
碳布加固工法的優(yōu)勢(shì)
如果將碳纖維布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為2000MPa，鋼材(Q235)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為200MPa，可按照0.1mm厚碳纖維布則可相當(dāng)于1mm厚鋼板。
此外，碳纖維輕、薄，不需要大型施工機(jī)械，運(yùn)輸儲(chǔ)存、施工簡(jiǎn)便，同樣工程量，粘貼碳纖維施工工期約是粘鋼的40%。碳纖維和鋼材相比，屬惰性材料，不銹蝕，也不易被有害介質(zhì)腐蝕，在惡劣環(huán)境下耐久性好。
碳纖維還具有柔韌性，能夠包裹復(fù)雜外形的構(gòu)件，并非很光滑的結(jié)構(gòu)建筑的鋼筋表面基本有效粘貼率也可以達(dá)到100%，粘貼鋼板是很難達(dá)到100%有效的粘貼面，相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)僅僅是達(dá)到70%。
在加固工程之中，單采用一種加固工法就將問(wèn)題完全解決，少之又少，換言之，任何加固工法都會(huì)有自己的使用局限，我們就需要掌握每種加固工法的優(yōu)勢(shì)，將每種加固工法的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，為結(jié)構(gòu)安全護(hù)航。