無處不在的碳纖維復合材料:土木工程領域

碳纖維作為一種新型的建筑材料,以其重量輕、強度高、耐腐蝕(不生銹)等優點,正在日益引起人們的關注。
碳纖維重量輕、強度高,可以通過對碳纖維織物中浸漬樹脂,然后進行固化的方法進行處理,而無需重型機械連接金屬面板,這些優點使碳纖維成為修復/加固應用的佳材料。
  需要指出的是在日本神戶大地震中,碳纖維凸顯了抗震加固的重要性,日本國內各地都開展了碳纖維加固修復工作。碳纖維除了具有高比強度和高彈性模量外,在海灘附近的腐蝕性環境中,碳纖維由于耐腐蝕而不生銹,而因環境劣化程度比金屬低。
  碳纖維修復或補強加固主要分為兩種方法,分別為使用織物和使用通過拉擠成型獲得的固化和壓制板材(層壓板)為原材料進行加固。這兩種方法都涉及到使用環氧樹脂將紡織品或層壓板附著在混凝土表面等上,并在室溫下將其固化。
  碳纖維織物適用于具有任何形狀的煙囪、柱子和其他圓柱形或彎曲構件或局部區域,但層壓板則更適用于地板和其他平板區域,因為它無需堆疊多層,更易于節省時間。
這些方法都是由SR-CF方法研究小組和層壓方法研究小組等共同開發和推廣的,通過這些研究小組,它們的應用正在取得快速進展。目前,作為地震之都的日本在碳纖維修復/加固方面處于地位,但這些應用也正在進入歐美、亞洲和其他地區。
  上圖以圖片示例形式詳細介紹了碳纖維產品在室內建筑工程領域的應用,主要包括:
  碳纖維鋼筋:面向新建建筑的碳纖維鋼筋,高耐腐蝕性帶來長壽命;
  使用碳纖維網格的水泥成型面板:高耐腐蝕性、高強度;
  碳纖維水泥:水泥中加入碳纖維網狀結構進行強化修補,增強負荷能力減少龜裂,提高耐腐蝕性;
  碳纖維補強布:使用碳纖維補強布進行結構補強并提高抗震能力,提高負荷能力;
  地面補強:采用碳纖維短切纖維,高導電性,靜電分散,高負荷能力;
  窗框:大型窗用途碳纖維成型窗框,輕量化、高負載、高抗日曬;
  碳纖維基層板及斷裂處連接:通過使用碳纖維積層板進行結構補強,減少變形及龜裂;
  電梯纜繩:碳纖維電梯纜繩高抗劣化能力,更長使用壽命。