碳纖維布是土木工程應(yīng)用的熱點，并且碳纖維（CFRP）由于其出色的物理和機械性能而被最廣泛地使用和成熟。纖維增強塑料包括碳纖維，芳族聚酰胺纖維，玻璃纖維等，并且這些復(fù)合材料通常具有耐腐蝕性，抗紫外線性，重量輕，高強度和非磁性。作為工程材料的物理和機械性能在1980年代初期取得了突破。改進和改進。碳纖維材料由于其性能優(yōu)于其他復(fù)合材料而脫穎而出。 CFRP的最初應(yīng)用僅限于航空航天，軍事和造船工程，然后逐漸擴展到土木工程，混凝土結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)是一項新興技術(shù)，從1980年代末到1990年代初出現(xiàn)在歐洲，美國和日本等發(fā)達國家。是。目前，該技術(shù)已成為土木工程領(lǐng)域的研究熱點。另外，正在研究和應(yīng)用CFRP作為新的增強部件和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
1.碳纖維布（碳布）的特性和力學(xué)性能
碳纖維是一種具有優(yōu)異物理和機械性能的新型材料，是目前性能最好，使用最多的增強纖維。在土木結(jié)構(gòu)的加固中，碳纖維增強塑料經(jīng)常被用作碳纖維板。目前，日本生產(chǎn)的碳纖維板在中國使用最廣泛。這樣的碳纖維片包括單向片，單向預(yù)浸料片，單向織物和雙向織物。 CFRP增強塑料是指預(yù)浸料碳纖維（CF），性能指標(biāo)包括需要拉伸強度，彈性模量，伸長率等的物理和機械性能，并且在可加工性和耐用性方面主要需要密度和滲透性。性能，均勻性，耐腐蝕性等指標(biāo)要求。碳纖維增強塑料的強度是普通建筑鋼的10倍，其彈性模量略高于建筑鋼，是鋼的兩倍。碳纖維板的增強效果相當(dāng)于4-8。層狀碳纖維布可以實現(xiàn)出色的增強效果，同時具有出色的耐久性和耐腐蝕性。
2.碳纖維布（碳布）增強的應(yīng)用實例
到目前為止，碳纖維薄板在混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎加固，抗剪加固和柱抗震加固中得到了最廣泛的研究和應(yīng)用，其計算理論也相對成熟。增強彎曲時，碳纖維的纖維方向必須與拉伸區(qū)域中的拉伸應(yīng)力方向一致；增強剪切力時，碳纖維的纖維方向必須與混凝土主領(lǐng)域中的應(yīng)力方向一致，但為方便施工，所用纖維的方向為它垂直于零件的縱軸。對于抗震加固，應(yīng)將碳纖維布包裹在柱子周圍，以提高抗震性能。也可以通過沿構(gòu)件的軸連接碳纖維來張緊。零件增強和周向膏用于增強軸向壓縮零件。在彎曲加固中，還可以使用碳纖維預(yù)應(yīng)力方法來增強加固效果。碳纖維也可用于剪力墻和殼體。加固筒倉和煙囪等特殊結(jié)構(gòu)。這些加固方法已被證明是有效的。3.碳纖維在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀
將切碎的碳纖維添加到新混凝土中以創(chuàng)建新的結(jié)構(gòu)碳纖維混凝土具有特定的工程應(yīng)用。碳纖維細絲主要由棒材制成，這些棒材替代了用于海上工程結(jié)構(gòu)中新結(jié)構(gòu)的新混凝土中的鋼筋。而且，必須將電磁波通過的工程結(jié)構(gòu)將碳纖維視為用于大型民用電纜或懸掛電纜的線束或繩索，將這一方面應(yīng)用于錨固連接的方法尚未得到很好的解決。特定用途：用于新結(jié)構(gòu)中以混凝土制造預(yù)制混凝土板或大直徑梁，框架等，并具有高強度，輕質(zhì)，耐腐蝕和耐久性的優(yōu)點，并且已在工程中部分應(yīng)用。用于各種高速公路。在路面工程中，可以顯著提高道路的質(zhì)量和耐久性。工程實例很多。碳纖維在紡織品或織物中用于結(jié)構(gòu)加固和修復(fù)的用途具有許多工程應(yīng)用，技術(shù)已基本成熟。
4.國內(nèi)申請狀況
碳纖維增強和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)始于中國后期，但近來，用于碳纖維增強和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究也在不斷發(fā)展，起初只有國家工業(yè)建筑診斷技術(shù)研究院。清華大學(xué)，同濟大學(xué)，天津大學(xué)，東南大學(xué)，大連理工大學(xué)等十余所大學(xué)和科研設(shè)計部門嘗試了國產(chǎn)和進口的碳纖維布增強混凝土構(gòu)件，包括板，梁，柱等。是的通過實驗，對鋼筋施工技術(shù)的研究以及鋼筋性能評估，我們?nèi)〉昧丝捎^的成果，尤其是在應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑，橋梁和隧道以及公路工程中。從事纖維增強材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范研究。該主題被納入建設(shè)部的研發(fā)任務(wù)和科技部“九五”規(guī)劃的核心研究任務(wù)中。這項工作仍處于起步階段。自1997年5月以來，國家工程中心已經(jīng)制作了一些試樣，分為20多個工作條件，獲得了有價值的實驗數(shù)據(jù)，例如零件的彎曲，剪切和壓縮，并進行了多個試驗項目。和推廣。我相信碳纖維增強材料將在中國具有廣闊的發(fā)展前景。
目前，國產(chǎn)PAN基碳纖維的強度一般為2000-3000Mpa，彈性模量約為2.1x105Mpa。其性能基本滿足混凝土強度不足加固要求。在成功研發(fā)碳纖維增強和恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)之后，我們將提供土木工程領(lǐng)域的增強和恢復(fù)技術(shù)。發(fā)生較大變化的是，碳纖維增強材料的使用和混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)技術(shù)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，更加高效，便捷和經(jīng)濟，可以解決現(xiàn)有增強方法無法解決的技術(shù)問題，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。碳纖維增強和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的成功研發(fā)將為碳纖維材料和其他高性能纖維材料在建筑行業(yè)中的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。
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