碳纤维复合材料在土木建筑中的应用:纤维增强塑料(FRP)是土木工程应用的热点,而碳纤维(CFRP)以其良好的物理力学性能,应用广泛、成熟。纤维增强塑料包括碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维等,这些复合材料一般具有耐腐蚀、耐紫外线、轻质、高强和非磁性等特点,作为工程材料在80 年代初其物理力学性能有了突破性的改善和提高。碳纤维材料由于性能优于其他复合材料而脱颖而出。CFRP当初应用局限于航天、军事和船舶工程,后来范围逐步扩大到土木工程领域,加固修复混凝土结构是自80年代末至90年代初在初在欧美和日本等发达国家兴起的一项新技术,目前这项技术已成为土木工程领域研究的热点。除此之外,CFRP作为一种新的增强构件和结构体系正在研究和应用。
1、 碳纤维的特点及力学性能
碳纤维是具有优越的物理力学性能的新材料,也是目前性能比较好,用途zui多的增强纤维。在土木工程结构补强中,使用较多的碳纤维增强塑料是碳纤维片材。目前,在我国应用多的是日本生产的碳纤维片。这种碳纤维片有单向片、单向预浸片、单向织布、双向织布等。CFRP增强塑料是指预浸料碳纤维(CF),其性能指标包括在物理力学性能方面要求其抗拉强、弹性模量、延伸率等,在施工性和使用耐久性方面主要要求其密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等指标要求。碳纤维增强塑料的强度是普通建筑钢材的十几倍,弹性模量与建筑钢材在同一水平上并略高,zui大可达钢材的两倍左右,一层碳纤维板的补强效果相当于4-8层碳素纤维布,能取得良好的补强效果,具有良好的耐久性和耐腐蚀性。