碳纤维加固



碳纤维加固


碳纤维加固定义:

碳纤维加固是以碳纤维为增强材料的加固方法。与混凝土相比,碳纤维可减少混凝土在养护期内所需的原材料(主要是钢材),可节约能源和材料消耗。碳纤维加固不需要对混凝土结构改造或者对混凝土结构进行构造施工,所以不会对建筑结构造成影响,也不会破坏混凝土结构。碳纤维加固指采用碳纤维增强加固工艺在混凝土构件上做抗拉、抗剪强度提高等一系列性能变化来达到提高混凝土构件承载力的目的。碳纤维材料具有耐高温、耐腐蚀、高强度、低伸长率、低模量和低吸水率等优点,特别是与金属复合材料相比,具有良好的结构承载能力(如能承受的荷载),是目前结构材料中应用最为广泛和最具发展前景的材料之一。碳纤维加固技术主要包括碳化纤维、粘结成型纤维和涂层纤维三大类,应用于建筑结构(钢筋混凝土建筑结构、混凝土组合结构、钢屋架结构等)补强加固、工业厂房和民用建筑结构的加固,是目前世界上应用最广泛、技术含量最高、水平最先进的一项科学技术成果。在桥梁建筑中广泛应用碳化纤维加固方法是提高混凝土强度性能最重要的方法之一。

碳纤维加固

碳纤维加固价格:

碳纤维加固多少钱一平米?碳纤维加固综合单价一般粘碳纤维布规格300克/m2,国产碳纤维布260元/m2,国产胶A级专用粘碳纤维布胶 ,粘碳纤维布规格300克/m2,进口日本东丽碳纤维布320元/m2,以上价格为包工包料,所用粘碳纤维专用胶为国产A级。

碳纤维加固性能:

1、混凝土基础碳纤维加固就是一种用来抵抗拉应力的混凝土基础,用碳纤维增强处理的钢根基能够有效地提高混凝土结构的承载力,延长其使用寿命。对于混凝土强度等级低,耐久性差,或者混凝土基础的截面尺寸不合适的钢构造或者梁和板的截面尺寸不够的钢构造,可以采用化学锚固加固或者碳纤维粘接方式进行增加钢基础的抗拉载荷能力和抗剪强度。这些方式适用于混凝土基础和钢筋混凝土基础。

2、由于碳纤维加固混凝土有很好的耐久性,并且对混凝土的结构完整性有良好的保护作用,所以应用于钢构造的补强当中是非常好的选择。另外碳纤维胶粘剂对钢构造是有很好的粘结能力的,能够有效地减少钢材的用量,提高钢结构的承载力能力,所以碳纤维加固能够被广泛应用于钢结构的补强当中。所以,如果要采用碳纤维加固进行钢结构的补强工程,要注意在补强工程施工中采取正确的方法来保证工程质量。

3、碳化纤维复合材料因其优良的力学性能及良好的导热性能被广泛用于桥梁结构板材产品中。主要用在桥梁钢构板产品上。这种复合材料表面处理简单,且制造工艺较为成熟,能够实现加工制造,如汽车结构板材和复合材料的制造。近年来国内外已研制出高性能碳纤维增强钢板、增强铝合金等新型复合材料产品。例如,在桥梁结构及连接结构中,使用碳纤维复合材料加固可以大幅降低桥墩重量等因素对桥梁结构的影响。为了进一步提高桥梁结构及连接结构的抗拉、变形和抗剪性能,我国已开发出多种高性能碳纤维增强钢板及复合材料的碳纤维加固产品

碳纤维加固

碳纤维加固规格:

碳纤维加固的常用尺寸规格为100米/卷,特殊规格长度可以生产定做。

1、专用建筑加固的碳布,一般平方克重有200g和300g,对应的厚度为0.111MM和0.167MM。

2、宽幅一般有100MM、150MM、200MM、250MM、300MM、500MM,其他宽幅可定制。

3、碳纤维布配套环氧树脂又名碳纤维胶通常一起用于建筑加固补强。配套的理论比例为0.6-0.9kg/㎡,也就是一平方米碳纤维布需要配套碳纤维胶0.6kg一0.9kg。

碳纤维加固应用范围:

1、大型建筑的补强或者扩建;

2、对建筑物的结构和构件进行改造;

3、增加建筑的抗震性能,使建筑物在不损坏的情况下进行扩建或者增容;

4、大型建筑物的改造和增容改造;

5、大型钢框架房屋建造;

6、混凝土组合房屋的建造增加基础的刚度;

7、对原有建筑物的构造柱进行补强;

8、港口工程和水利水电等工程中混凝土结构、砌体结构、木结构的补强和抗震加固,及各种曲面及节点等复杂形式的结构加固。

碳纤维加固

碳纤维加固施工:

1、碳纤维加固有自己独特而灵活的施工工艺,能够进行多个施工步骤。碳纤维加固法可对混凝土或钢筋混凝土结构进行截面加固后混凝土结构质量等级不符合要求。通过截面或螺栓直接进行截面加固是目前使用较多的方法。碳纤维加固法能够直接施工且造价低,但需要对结构进行专业细致的检测和研究才能确定最佳方案。这就要求施工人员具有较高的建筑知识水平。碳纤维加固法属于特殊材料加固技术范围,它通过特殊材料进行现场浇筑混凝土、使用新型树脂胶粘剂施工后,碳纤维结构可以有效提高混凝土的抗冲击性能和抗剪切性能以及耐腐蚀性能等方面提高地基承载能力。

2、碳纤维加固混凝土可采用连续式浇筑工艺,将一组成型的碳纤维及水泥混合料逐层堆叠,直至将碳纤维束与混凝土中的浆体完全包裹,并覆盖。将混凝土块与集料放置在同一个底座上,即为C10或C20级。这种方法通过碳纤维与C10胶结加固构件,使其截面形状和承载能力符合设计要求。当使用普通水泥混合料时,必须使用专门的浆体填充剂以增强混合料中水泥的质量以及促进胶结加固构件的收缩。当碳纤维束与碳砖结合后应在原位固化4小时左右,以确保胶结强度。施工时还应控制混凝土在浇筑过程中的温度、湿度以及气候变化。此外,当采用连续式浇筑工艺时,要保证碳纤维束与碳砖分离并保持一定距离。根据实际施工经验可采取先缓慢向外移动部分碳纤维束至构件截面位置;然后再向内移动整个过程中尽量减少对混凝土表面的破坏;最后在加固过程中适当加入少量砂浆进行养护来避免影响碳纤维与混凝土之间的粘结效果等措施。确保这些工作能顺利完成,提高混凝土的抗拉强度及抗弯强度。

3、为确保碳纤维加固效果与质量,主要从下面7个小步骤入手:a、按规范施工前应对混凝土进行取样检测,确保结果准确,从而保证整个加固工程的质量。b、按规范施工时,需在混凝土凝固前进行碳化,碳纤维增强剂的固化时间很长。所以需要确保施工时不影响结构的强度和变形状态;c、要在碳纤维增强剂固化后才能进行加固作业。根据碳纤维加固工作内容所需要的粘接方法与施工要求进行分析。d、用电锤对碳纤维进行打孔。电锤位置与碳纤维钻孔位置不能重叠。e、在施工时应严格控制孔径大小,并要对该孔的深度进行检测和控制。f、施工过程中严禁用手直接触摸碳纤维胶粘剂;用手触摸碳纤维后应及时更换手套、口罩;如用金属工具擦拭操作时可先用肥皂水将皮肤清洗干净后再擦拭干净;g、在钻孔过程中有必要通过打孔;钻孔完成后即可直接进行粘接处理。

碳纤维加固

碳纤维加固作用:

1、耐高温

使用高温下的碳纤维增强材料,其抗压强度和冲击强度都是较好的。碳纤维具有很好的高温抗腐蚀性能,可耐高温1200℃以下,其抗压强度也超过钢中的钢材,耐腐蚀性比铜好得多。但在高温下抗拉强度不如金属,其抗弯性能也不如金属。另外,碳纤维增强材料还具有很好的抗热冲击性能,如果碳纤维材料在500℃以下受到一定变形时不会出现裂痕或是破坏失效。此外碳纤维增强填料还具有很好的热膨胀系数低(比金属材料小5-10倍)及良好的拉伸性能、优异的化学稳定性等特点。而对于碳纤维增强复合材料来说则是非常特殊的一种复合材料,它具有特殊的耐高温性能:一是不含任何杂质多;二是不加入任何溶剂、化学药品等;三是不需任何其他助剂。因此可以作为高温强化材料使用多年,还具有耐高温、机械强度高(如与金属结构相结合)等优点。另外就是由于碳纤维增强材料具有良好的自修复能力及耐候性,可以制成各种类型材料的保护层,可以在不同环境下工作并保持其原有的性能。用碳纤维毯、碳纤维毡加固铝合金型材和结构成为常规方法了。在高温下使用碳纤维增强材料也有良好的抗疲劳特性。

2、耐腐蚀

对碳纤维复合材料加固时,由于碳纤维具有良好的耐腐蚀性能,使碳纤维加固体能更好地与各种腐蚀性介质进行接触,从而提高其复合材料的耐腐蚀能力。据报道,金属复合材料在80℃时开始出现侵蚀;而碳纤维复合材料则能在180℃时无侵蚀而不损坏;耐蚀能力也很强。如日本大坂大学、韩国工业大学等利用树脂加固碳纤维复合材料在海水中浸泡的海水腐蚀试验表明,使用树脂加固法进行复合材料复合结构可以提高腐蚀速率,从而降低腐蚀程度。日本福冈大学运用树脂+固化剂共同加固F35后的复合材料腐蚀速率降低了58%~68%。树脂+固化剂加固体系作为复合材料增强体结构增强材料,不但耐蚀能力得到提高,而且增强体的强度和刚度都得到了增强,降低了复合材料的腐蚀程度降低了结构成本。以金属混凝土为基材处理碳纤维加固材料还可以在150℃~300℃范围内长期工作,而在200℃~300℃范围内使用则只能在200℃~300℃范围内使用。这对碳纤维加固材料有非常大的优点和优势。我国航空事业已从单纯提高材料耐腐蚀性能向耐高温、耐腐蚀和高强低导热、耐候性有机结合转变。随着航空航天业发展,抗高温、耐腐蚀的要求将越来越高。目前国内已研制成功一种耐高温材料并投入实际使用。在国外一些飞机上也已见到用它加固叶片或结构件以提高强度和刚度的实例。

3、抗冲击

这是采用碳纤维作为增强加固材料的主要原因。因为碳纤维加固材料是很好的吸震材料和缓冲材料,是优良的防冲击材料。当机械撞击作用于一些机械结构时,由于结构的刚度不够,结构的强度就会急剧下降而使机械构件报废。因此,采用增强材料时,必须先将结构与零部件连接好(如用钢丝缠绕增强复合材料结构)后才能使其具有抗冲击性能。将碳纤维增强材料制成的金属复合材料或木碳复合材料也是一种常用的措施,具有很高的强度和刚度,可用于制造飞机、轮船和船只等重型设备上。同时碳纤维还具有优异吸音、减震等性能,用于制造桥梁和船舶时可以使其具有良好的刚度作用。因此可以看出,碳纤维复合材料的发展前景非常广阔。目前世界上使用最广泛的也是最好的碳纤维加固材料是使用于结构件领域的木碳材料(Gen. C)和竹粉(Cui)增强复合材料。由于这些材料受冲击后能发生形变,因此很适合用于制造承受冲击负荷的结构件。目前国外使用得较多的是竹粉增强材料(Framework)等,用在结构件上后可使结构件抵抗冲击负荷能力明显提高。

4、良好的耐热氧化

在高转速下,空气中暴露的氧气对碳纤维加固复合材料的腐蚀主要是由氧化作用引起的。由于碳纤维材料抗氧化性能很好,因此,碳纤维加固材料也被称为耐氧化碳结构材料。碳纤维材料的耐氧化性是其性能得以保证的一个重要因素,也是其应用广泛的一个重要方面。耐热氧化是碳纤维材料耐高温性能良好的一个重要原因之一。碳纤维加固基体热耗散是影响碳纤维复合材料性能及应用普及的主要因素之一。碳纤维基体在高温下是不能被分解的,只能部分还原为碳纤维分子中含有许多羟基、羧基等官能团,因此在常温下都能很好地氧化或还原其性能。在热机械作用下能氧化或还原生成酚醛等芳香族化合物及芳香族氧化物及含氮含硫化合物等低分子有机物,从而使纤维及其复合材料性能下降。这些氧化反应不但影响纤维的力学性能,而且会大大降低碳纤维复合材料的力学性能和使用寿命。为提高碳纤维复合材料抗氧化性能、延长其使用寿命以及降低成本,有必要对碳纤维进行耐热氧化处理。因此必须进行合理有效的配方设计;同时采用特殊改性方法进行适当处理以获得优异的产品性能。

5、可拉伸

可拉伸碳纤维复合材料是指其可以通过机械加工或化学处理的方法加工成具有一定形状与尺寸的纤维,从而使材料能承受一定载荷,并且提高其承载能力或者延长其使用寿命的材料。这种可拉伸材料通常用来制造各种具有一定形状、尺寸的构件,如门或窗等,同时也可用作加固材料。可拉伸复合材料是指可以通过机械工艺、化学等手段进行加工制造并且可以根据用户对力学性能要求进行强化处理的材料。可拉伸碳纤维复合材料有很高的强度与韧性,能够承受各种冲击与疲劳。其最大的特点就是其强度大于钢材(特别是强度大于碳素钢)。这一特点使碳纤维复合材料加固具有很高的市场前景。而且这种材料不仅具有传统钢材所不具有的韧性优点,同时还具有抗冲击性能和高疲劳强度,特别是与钢类之间结合良好的效果。同时可拉伸材料在高温下也能够保持良好的抗冲击活性及耐热性,但是由于耐高温能力较差,因此碳纤维树脂在高温下会产生一些腐蚀性物质,因此不能用于高温环境中。为了解决这个问题,应用较多的一种处理方法就是采用合成树脂材料在基体中加入一些防腐蚀材料,从而使碳纤维树脂形成一种低毒性材料,这类材料具有防腐蚀能力强、强度高、导热性好等特点。目前国外已经开始研究将这种材料应用于汽车部件上的开发工作。另外利用可拉伸复合材料制备航空结构件也取得了一定成效!

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