在認(rèn)識碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)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(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)合材料上的力都會經(jīng)塑料傳遞給碳纖維，所以對CFRP復(fù)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(qiáng)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(qiáng)度。可惜在所有碳纖維供應(yīng)商產(chǎn)品性能參數(shù)一欄里都沒有出現(xiàn)碳纖維剪切強(qiáng)度的表述。這是因為首先碳纖維剪切強(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(jìn)行復(fù)合材料制品設(shè)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(jìn)行針對性的優(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，因為拉伸強(qiáng)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(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)。那么對不同碳纖維布編制方向的了解將會有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計。
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一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)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(diǎn)比較多，在受拉伸過程中伸長率較高。同時由于相鄰兩根經(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(jīng)緯向編織過程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過兩束緯向或經(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(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)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(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），這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長，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(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。不過單獨(dú)研究編制結(jié)構(gòu)對復(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(yù)浸料中很常見，靠網(wǎng)胎和樹脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們設(shè)計復(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)計性是復(fù)合材料得以存在的優(yōu)勢，國內(nèi)復(fù)合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應(yīng)該更深。

碳纖維布加固在抗震領(lǐng)域的使用
近期，世界各地不同層次的發(fā)生了地震災(zāi)害，頻繁的地震災(zāi)害給人們帶來了巨大的傷害和嚴(yán)重的財產(chǎn)損失，建筑結(jié)構(gòu)抗震加固刻不容緩。為此，為大家推薦適合的抗震加固方法——碳纖維布加固法。
碳纖維布抗震加固技術(shù)是通過粘結(jié)劑將碳纖維布同被加固的構(gòu)件粘結(jié)而進(jìn)行的新型加固方法。
碳纖維布采用進(jìn)口碳絲織成，具有優(yōu)異的抗震性能高強(qiáng)抗拉耐腐蝕，重量輕，不改變結(jié)構(gòu)形狀、不增加結(jié)構(gòu)自重?？蓮V泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位。用于結(jié)構(gòu)抗震加固尤為合適。
碳纖維布抗震加固具以下不容忽視的優(yōu)越性：
（1）優(yōu)異的力學(xué)性能，可有效地應(yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展、增加結(jié)構(gòu)的延性。
（2）優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)和維修的結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的抗酸、堿、鹽、紫外線侵蝕和防水能力；具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力。
（3）材料的輕質(zhì)高強(qiáng)，可以不增加結(jié)構(gòu)體積，所增加的結(jié)構(gòu)自重幾乎可以不計。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡單，可用小型電動工具操作，所需施工空間小。而且進(jìn)度快、工期短，更能在持續(xù)交通有振動的情況下操作。從而大大縮短工程停工、停止運(yùn)營或斷路施工的時間，極大地降低經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。
（5）由于材料柔軟，易于隨結(jié)構(gòu)外形粘貼，補(bǔ)強(qiáng)后不改變結(jié)構(gòu)外形，同時便于用所需色彩涂裝，而不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡。

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，但這兩種方法對建筑承載力的提升效果如何，我們就不得而知。通過查閱整理相關(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，希望對大家會有所幫助。
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，使之成為一個整體共同受力提高原有構(gòu)件的承載力。
從施工方面來說，粘鋼或粘貼碳纖維布的厚度不宜太厚。對于粘鋼來說，其粘貼鋼板的加固量對受拉區(qū)和受壓區(qū)，分別不應(yīng)超過3層和4層，并且要保證鋼板的總厚度不應(yīng)超過10mm；粘貼碳纖維布的加固量對于預(yù)成型板來說，不應(yīng)超過2層，對濕法鋪層的織物不宜超過4層。超過4層時，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，其正截面的受彎承載能力提高幅度，不應(yīng)超過40%，并應(yīng)驗算其受剪承載力，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)計原則的重要性。
由此看來，粘鋼和粘碳纖維布加固方法并不能無限提高建筑物的承載力，在對建筑物進(jìn)行加固處理時，我們必須按照混凝土結(jié)構(gòu)加固原則對建筑物進(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。

碳纖維布加固時要遵循哪些施工規(guī)范?
碳纖維布是一種常用的加固材料，現(xiàn)在在很多的加固工程中都會使用到該種加固材料，和其他的材料相比，碳纖維布具有諸多優(yōu)勢，這也是為什么這么多的客戶會優(yōu)先選用該種加固材料的原因之一，在使用碳纖維布加固存在質(zhì)量問題的建筑物時，需要遵守較多的施工規(guī)范，具體需要遵守哪些施工規(guī)范呢?下面的時間小編就來為大家進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。
一、對建筑物現(xiàn)場進(jìn)行全面的勘探
不管建筑物存在的質(zhì)量問題嚴(yán)重與否，為了能夠更好的對其進(jìn)行加固施工，都要事先對建筑物的現(xiàn)場有全面的了解，對其進(jìn)行系統(tǒng)的勘探，方能更為準(zhǔn)確的知曉建筑物所存在的實(shí)際問題，也便于制定為適宜的加固方案。
二、制定適宜的加固方案
有些施工單位可能每年都會承接無數(shù)的碳纖維布加固工程，其實(shí)，雖然很多建筑物存在的問題基本一樣，但是對其進(jìn)行現(xiàn)場加固時，依然要根據(jù)建筑物所具體存在的實(shí)際問題制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募庸谭桨?，按照施工方案進(jìn)行施工，在施工的過程中，也可能會遇到較多的突發(fā)性問題，對于這些常見問題，也需要關(guān)注到位。
三、嚴(yán)謹(jǐn)按照加固規(guī)范施工
使用不同的加固材料和加固方法對建筑物進(jìn)行加固施工，所需要遵循的加固規(guī)范也是不同的，不管采用哪一種加固方法加固建筑物，都需要嚴(yán)格按照加固規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行施工，方能確保終的加固質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
四、確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)
對于客戶和施工單位而言，確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)都是必須的，雖然現(xiàn)在很多施工單位在使用碳纖維布加固存在質(zhì)量問題的建筑物時，都掌握著較多的施工技巧，不過在實(shí)際施工的過程中，依舊是需要注意到位的。
五、保證施工環(huán)節(jié)的安全施工
在施工現(xiàn)場施工時，對于施工環(huán)節(jié)的安全施工是務(wù)必要注意到位的，雖然和其他的加固方法相比，碳纖維加固法施工簡單，施工難度較低，能夠取得較為優(yōu)勝的加固效果，不過，施工單位也讓要注意到施工現(xiàn)場的施工安全，包括，人工安全，材料安全，施工質(zhì)量安全三個方面。
六、確保各個階段的施工任務(wù)能夠如預(yù)期的進(jìn)度一致
有些施工單位雖然在市場上的口碑和客戶評價都較高，但是有時卻會因為多種突況而無法按時完工，對于施工單位而言，務(wù)必要做好對施工任務(wù)的合理分配，確保每個階段的任務(wù)都能夠按時完工，保證整體加固工程能夠按時交接。
看了小編上述所介紹的關(guān)于碳纖維布加固時所要遵守的一些加固規(guī)范，相信大家現(xiàn)在對其也有了更多的了解了，其實(shí)在對建筑物進(jìn)行加固時，不管使用哪一種加固方案，都要嚴(yán)格遵守加固規(guī)范的，不然很難保證終的加固質(zhì)量。