碳纤维布(Carbon)又称碳素纤维布,碳纤布,碳布,碳纤维织物,碳纤维带,碳纤维片材(预浸布)等,
一 按碳纤维原丝不同主要可以分为:
1,PAN基碳纤维布(市场上90%以上为该种碳纤维布);
2,黏胶基碳纤维布;
3,沥青基碳纤维布;
二 按碳纤维规格不同主要可以分为:
1,1K碳纤维布;
2,3K碳纤维布,
3,6K碳纤维布;
4,12K碳纤维布;
5,24K及以上大丝束碳纤维布
三 按碳纤维炭化不同主要可以分为:
1,石墨化碳纤维布,可以耐2000--3000度高温;
2,碳纤维布,可以耐1000度左右高温,
3,预氧化碳纤维布,可以耐200--300度高温;
四 按织造方式的不同主要可以分为:
1,机织碳纤维布,主要有:平纹布,斜纹布,缎纹布,单向布等;
2,针织碳纤维布,主要有:经编布,纬编布,圆机布(套管),横机布(罗纹布)等;
3,编织碳纤维布,主要有:套管,盘根,编织带,二维布,三维布,立体编织布等;
4,碳纤维预浸布,主要有:干法预浸布;湿法预浸布;单向预浸布;预浸带;无托布;有托布等;
5,碳纤维无纺布,非织造布,即碳纤维毡,碳毡,包括短切毡,连续毡,表面毡,针刺毡,缝合毡等。
利用精炼油中的单体,在高温下把高强度聚丙烯腈纤维予以碳化后所生成的高纯度碳结晶纤维就是碳纤维,由于组成碳纤维的碳原子结晶体特性,它具有非常高的强度。但是,碳纤维通常不被单纯使用,它与环氧树脂等材料形成碳纤维复合材。碳纤维布使用方法:1、航空航天国防领域的碳纤维布一般是特制的军用牌号的1K,3K碳纤维布,平纹布为主,其特点是编制精细,强度高,一般和特制树脂配合使用;2、体育娱乐器材领域如钓具,鱼杆,高尔夫球杆,一般是把碳纤维布做成各种各样的预浸布,非织造布为主,然后使用;3、工业领域的碳纤维布用于如箱包、制鞋、汽车配件、摩托车配件,也是把碳纤维布做成各种预浸布,以编织布配合环氧树脂为主。其中土木建筑加固用的单向碳纤维布和配套环氧树脂使用。其用途之一:土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、加固、补强材料:碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固,该材料与配套胶粘剂共同使用,可构成完整的性能卓越的碳纤维布材增强体系。该体系适用于梁、 柱、板、隧道、圆形、弧等。2008.5.12地震之后,碳纤维布在土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、修复、加固、补强方面的应用得到大力,发展迅速,国产碳纤维布已经完全可以替代进口高价的碳纤维布,
碳纤维布加固技术于国内最早通过的规范是2003年《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》,其编号为CECS146:2003,现已经被最新的国家标准规范2006《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006.
碳纤维加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。
碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙,烯腈(pan)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括pan基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。碳纤维加固片工法系通过向碳纤维片内渗透浸渗粘着树脂、通过固化形成cfrp。重要的是固化后的cfrp的物性,而浸渗粘着树脂本身的物性并非重要。但要想获得良好的cfrp物性,浸渗粘着树脂本身的物性确实也有影响。因此制定了最小限度的张拉强度及弯曲强度的物性标准。
剪切强度·粘着强度浸渗粘着树脂除渗透到碳纤维片内、通过固化形成cfrp之外,还具有粘着剂的功能。与腻子、底涂同样,必须具有把因载荷作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。因此剪切强度及粘着强度便成为制定其物性标准的重要依据。
相比之下,国产的树脂材料目前缺乏配套产品,用途单一,且尚未制定出严格的物性标准。
碳纤维材料与其他加固材料对比
(1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。
(2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。
(3) 疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。水泥烟囱碳纤维加固金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。
(4)重量:约为钢材的五分之一。
(5)与碳纤维板的比较:碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如片材。