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纤维增强材料可以分为哪几个种类?

返回列表 来源:宏桥建筑加固 浏览: 发布日期:2020-07-01 11:25

  (1)高性能纤维制品介绍

  近几年,国际上已开发了多种高性能纤维增强塑料可用于新建结构、补强加固旧建筑物、构筑物、预应力结构、路面结构、桥梁工程、海岸和近海工程中。

  高性能纤维增强塑料应用于工程的主要有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维。

  土建结构加固中常用的纤维材料主要是碳纤维布和玻璃纤维布。碳纤维布具有质量轻、强度高、弹性模量大等特性,使其适用范围遍布整个土木工程领域,但碳纤维布的某些性质使其在一些场合并不是最佳选择,如碳纤维布脆性大,不能弯折。另外,碳纤维布是一种导电、导磁的材料,在某些特殊工程中不适合使用,如医院的核磁共振室、信号接收塔等结构。在这种情况下,芳纶纤维布进入了土建加固领域的研究和应用之中。

  碳纤维、玻璃纤维与芳纶纤维的力学性能对比。目前看来,碳纤维比芳纶纤维、玻璃纤维在土木工程中更有应用前景。因为它的性能好而且稳定,其原材料几乎可以无限制地得到,它的短纤维加入混凝土中,可大大提高混凝土的抗裂性、延性和承载力。将碳纤维筋配置在混凝土内,可取代钢筋,从而混凝土结构即使处于较恶劣的环境下,也没有被腐蚀的危险。用碳纤维制成的布或薄板,贴于混凝土结构的外表面,其加固效果十分理想,不仅可大大提高受弯、受剪或受扭以及受压承载力,而且能减少裂缝宽度,甚至可增加刚度。

  (2)碳纤维增强塑料

  碳纤维,是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。含碳量95%左右的称为碳纤维;含碳量99%左右的称为石墨纤维。具有高强度、模量高、密度小(“轻而强”、“轻而硬”);耐高温,可在2000℃使用,3000℃非氧化气氛中不熔不软;热膨胀系数小,约等于零;具有吸收雷达波的特性;热导率高,导电性好;耐酸,能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质浸蚀;摩擦系数小并具有润滑性等优点。目前,土木建筑加固使用的碳素纤维的物理力学的特性为:密度1.8~2.1g/cm3,拉伸强度2.0~7.0kN/mm2

  碳素纤维的直径只有7~10m,6000~24000根碳素纤维编织形成的碳素纤维丝常被用于工业,碳素纤维布是由数百根碳素纤维丝编织成的布状物,每1m宽的纤维用量200g/m2的碳素纤维布约含300万根碳素纤维单线。碳纤维布长度一般在3m以内,当碳纤维布长度大于3m时,应用简易滚芯卷起待用,如图所示。裁剪好的碳纤维布应注意防尘与保护,不得污染与弯折。碳纤维复合材料的安全性能指标和计算指标参照《混凝土结构加固设计规范》(GB50367 R>Scm2013)中的相关规定。