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(cái)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(jì)。這是傳統(tǒng)方法做不到的。
（4）施工工序簡單，可用小型電動(dòng)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(dòng)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(shí)間，極大地降低經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)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(shí)便于用所需色彩涂裝，而不顯露補(bǔ)強(qiáng)痕跡。

碳纖維布一般都有多厚呢？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(guān)聯(lián)器材的應(yīng)用開始，到體育用品和機(jī)械產(chǎn)品，近年，作為混凝土構(gòu)造物補(bǔ)強(qiáng)材料的替代品，被廣泛應(yīng)用在高速公路、鐵路橋和橋的橋墩、隧道、建筑物的抗震補(bǔ)強(qiáng)工程中。
近這幾年，碳纖維布行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭是非常強(qiáng)烈的，尤其是用碳纖維制成的復(fù)合材料可以極大地增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)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(dāng)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(guān)鍵就是看具體的工程的實(shí)際需要。
很多做加固的朋友對(duì)碳纖維布的厚度都有一個(gè)疑問，比如，為什么300g/㎡碳纖維布的厚度是0.167mm？很簡單，碳纖維的密度ρ=1.8g/cm3，厚度=克重/密度，所以300g的碳纖維布厚度：300g/m2除以1.8g/cm3=0.167mm。
下面就來簡單介紹一下有關(guān)碳纖維布的一些情況。
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碳纖維布行業(yè)發(fā)展是非常的不錯(cuò)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(qiáng)的新型的加固材料。比如說在建筑結(jié)構(gòu)上面使用這種材料可以讓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度得到極大的提升，同時(shí)還能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)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(bǔ)強(qiáng)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(jié)在一起，以此提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗震、抗老化等方面的能力。
另外，碳纖維布本身質(zhì)輕、有韌性，可以包裹不同外形的構(gòu)件，也可以在狹小的空間內(nèi)使用。比如在橋梁建造的時(shí)候，或者是在見到一些形狀比較復(fù)雜的需要加固的建筑工程的時(shí)候就能夠使用的到。??
關(guān)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(duì)這種材料有更多的了解。目前國內(nèi)生產(chǎn)碳纖維布的企業(yè)不少，但是，關(guān)于碳纖維布的品質(zhì)是參差不齊的，客戶在購買時(shí)可以從多方面綜合考慮。
碳纖維布施工過程中需要注意：
嚴(yán)格按照GB50550-2010的施工工藝進(jìn)行粘貼，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、碳纖維布一定要粘貼到結(jié)構(gòu)面上，如果要加固的構(gòu)件有白灰需將白灰鏟除，有抹灰層要將抹灰層剔除，有混凝土墊層也必須將混凝土墊層進(jìn)行剔除，剔除完畢露出新鮮的混凝土，再用結(jié)構(gòu)修補(bǔ)膠對(duì)加固的基面進(jìn)行修補(bǔ)、找平。
2、對(duì)于有棱角的截面，需要磨成圓弧半徑不小于25mm的曲面。
3、需要加固的混凝土基面需要保持干燥，基面表層含水率不宜大于4%，不應(yīng)大于6%。基面含水率超過6%應(yīng)進(jìn)行干燥處理或者采用的潮濕浸漬膠進(jìn)行粘貼。
4、碳纖維布在粘貼時(shí)，用刮板進(jìn)行刮壓，刮壓時(shí)要沿一個(gè)方向進(jìn)行刮壓。
5、碳布在搭接時(shí)受力方向搭接長度應(yīng)不小于20cm。
6、應(yīng)特別注意在冬季施工時(shí)浸漬膠會(huì)有些粘稠，屬于正常現(xiàn)象，如果過于黏稠影響正常施工，應(yīng)對(duì)膠體進(jìn)行加熱處理。嚴(yán)禁在膠體中加入酒精等有機(jī)溶劑。
7、碳纖維布和浸漬膠應(yīng)采用同一品牌，否則需要做適配性試驗(yàn)。
8、盡量不要在粘貼好的碳布上鉆孔，這樣會(huì)減少碳纖維布的受力面積，影響加固效果。

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就是酷，具有時(shí)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(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。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?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，在受拉伸過程中伸長率較高。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(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(shí)相鄰兩個(gè)纖維束錯(cuò)開一個(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(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?？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(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(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，靠網(wǎng)胎和樹脂保持布狀形態(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（CFRP）加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類粘結(jié)劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，膠結(jié)材料作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有鋼筋共同作用，增大了結(jié)構(gòu)抗拉及抗剪能力，可有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延性及抗裂性。利用碳纖維布良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。
CFRP加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)所用材料主要為碳纖維布與粘貼用樹脂。
1、碳纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算，凈截面面積取碳纖維布的計(jì)算厚度乘以寬度。碳纖維布的計(jì)算厚度取碳纖維布的單位面積質(zhì)量除以碳纖維密度。單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/㎡，且不宜高于450g/㎡。在施工質(zhì)量有可靠保證時(shí)，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量可提高到600g/㎡。
2、粘結(jié)劑要有足夠的粘結(jié)性能，工藝過程中各部位所使用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)材料的種類、型號(hào)，應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的溫度、濕度進(jìn)行選擇。應(yīng)正確掌握主劑和固化劑的配比，使?jié)B透性、粘稠度、固化速度等方面能滿足不同季節(jié)施工的需要。采用碳纖維片材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)采用與碳纖維片材配套的底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。
3、在受彎加固和受剪加固時(shí)，被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C10。
4、主要機(jī)具：角向磨光機(jī)、砂紙、剪刀、鑿子、榔頭、臺(tái)秤、卷尺、水平儀、鉛錘、滾筒、刮板、攪拌容器、橡膠抹子、滾洞刷子、攪拌器、防護(hù)眼鏡、橡膠手套、口罩等。
1、應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖。在進(jìn)行混凝土表面處理和粘貼碳纖維布前，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)部位放線定位。
2、應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況和加固構(gòu)件混凝土的補(bǔ)強(qiáng)荷載要求，制定相應(yīng)施工方案和施工計(jì)劃。
3、應(yīng)對(duì)所使用的碳纖維布、配套樹脂、機(jī)具等做好施工前的物質(zhì)準(zhǔn)備工作。
4、進(jìn)場后的碳纖維布、配套樹脂應(yīng)抽樣送檢，合格后方可施工。
5、施工宜在環(huán)境溫度為5℃以上的條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂要求的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采用適用于低溫環(huán)境的配套樹脂或采取升溫措施。
采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。
施工過程中應(yīng)避免碳纖維片材彎折。