碳纤维:一种重要的建筑材料

1　碳纤维的优良性能碳纤维是一种碳含量超过90 %的纤维状炭材料,是以有机纤维———聚丙烯腈(PAN )纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成,由有择优取向的石墨微晶构成,因而具有很高的强度和弹性模量(刚性)。它的比重一般为1 .70～1 .80 g/cm3,强度为1 2 0 0～70 0 0MPa ,弹性模量为2 0 0～4 0 0GPa ,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(～1 .5×1 0 - 6 )。各种类型的碳纤维性能见表1。表1　碳(石墨)纤维的特性种类特性预氧化纤维碳纤维石墨纤维通用型高强型T3 0 0超高强型T10 0 0高模…     

玻璃纤维面临的挑战和对策

今天,玻璃纤维占据复合材料所用增强材料的98%,其余2%增强材料包括芳族聚酰胺纤维(以下简称芳纶纤维)、碳纤维、天然纤维、玄武岩纤维及其它纤维。在先进复合材料中,玻璃纤维也占主要地位。即使在被认为是碳纤维天下的航空航天领域,玻璃纤维也有大量应用。然而,玻璃纤维的这种地位能够持续多久?英国《增强塑料》杂志刊载了GeorgeMarsh的调研报告。来自高级纤维的威胁碳/石墨纤维和芳纶纤维被认为是玻璃纤维的主要威胁。然而迄今很少迹象表明它们已占去玻璃纤维的主要份额。以下简要分析各种高级纤维的发展动向。·碳纤维碳纤维的拉伸强度是…     

关于钢纤维、碳纤维以及聚乙烯纤维吸湿性的比较性研究

人们发现纤维遇水的吸湿性能按下列顺序增加，聚乙烯纤维、钢纤维、碳纤维，不论纤维表面是否经过处理，就碳纤维和钢纤维来说，经过臭氧处理对于改善其吸湿性是有效的。就钢纤维和聚乙烯纤维来说，经过丙酮处理对于改善其吸湿性是有效的。而对聚乙烯纤维来说，经盐酸和氢氧化钠处理比用丙酮处理更有效。碳纤维经过臭氧处理，接触角可达到０°     

不同种类纤维对海工混凝土力学性能的影响

为了研究纤维种类对混凝土力学性能的影响,以C40海工混凝土为研究对象,考察了玄武岩纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、仿钢纤维对混凝土抗压强度、抗拉强度、极限拉伸应变的影响规律,同时与不掺纤维的基准混凝土对比。结果表明,玄武岩纤维、聚丙烯纤维、碳纤维对混凝土的抗压强度以及抗拉强度影响不大,仿钢纤维的掺入均会造成抗拉强度以及抗压强度的明显下降;碳纤维对混凝土极限拉伸应变提高最大,其次是玄武岩纤维、聚丙烯纤维,仿钢纤维最差。     

碳纤维

碳纤维是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维,为化纤的高端品利:碳纤维是南有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,x射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐     

浅谈纤维混凝土特性与应用

纤维混凝土是一种新型建筑材料。介绍了纤维混凝土发展历史、工作机理,阐述了钢纤维、聚丙烯、碳纤维混凝土的优良特性,并列举了钢纤维、聚丙烯、碳纤维混凝土在工程上的应用,叙述了纤维混凝土的发展前景。     

纤维对地聚合物混凝土增强效应的试验研究

以矿渣和粉煤灰为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂、玄武岩纤维和碳纤维为增强材料,制备纤维增强混凝土,测试其28d抗压强度.结果表明,纤维对地聚合物混凝土的增强效应受纤维种类、纤维掺量和基体配比等因素的影响;碳纤维对地聚合物混凝土增强效果明显,掺量为0.3%抗压强度增幅最大,达34.8%,且水胶比为0.26时的增强效果优于水胶比为0.31时;玄武岩纤维对水胶比为0.26的地聚合物混凝土没有增强效果,但当水胶比为0.31时,增强效果明显,掺量为0.3%时抗压强度增幅最大,达31.5%;总体上,碳纤维对地聚合物混凝土的增强效果优于玄武岩纤维,碳纤维和玄武岩纤维对素混凝土没有起到增强作用.     

碳纤维在土木建筑中的应用

在土木建材领域中,水泥的用量最大,但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。为了改善这些弊端,人们利用碳纤维的力学特性,用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。由于碳纤维和芳纶纤维等有强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀,对人畜无害等特点,在土木建筑应用中日益受到人们的青睐。目前,形成五大应用热点。1碳纤维增强混凝土碳纤维增强混凝土指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料。它主要用作高层建筑的外墙墙板。碳纤维增强混凝土的主要特征为:具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能,在强碱环境下…     

采用碳纤维材料进行加固的新方法

从预应力碳纤维布加固技术、混杂纤维加固、碳纤维板加固等方面，对碳纤维材料在加固工程中的一些新方法进行了介绍，指出该技术已较成熟，可广泛应用于各种混凝土构件的加固工程中。     

纤维导电性对地聚合物压敏行为的影响

采用碳纤维和玄武岩纤维改性地聚合物,分析了纤维掺量对其流动性、力学性能、电阻率及压敏行为的影响规律,揭示了纤维导电性能对地聚合物压敏性能的影响机制.结果表明：碳纤维对地聚合物流动性的影响大于玄武岩纤维;当碳纤维掺量升高时,地聚合物电阻率明显下降,且可分为缓降、突降和平缓阶段;随着碳纤维掺量的升高,地聚合物压敏性能先增强后减弱;当碳纤维体积分数为0.4%时,地聚合物压敏性能最优;玄武岩纤维对地聚合物压敏性能具有削弱作用.     

碳纤维对高强高性能混凝土性能的影响

研究了碳纤维对C80高强高性能混凝土工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并对比了不同纤维对混凝土抗压强度的影响。结果表明:碳纤维掺量过大会显著增加高强高性能混凝土的减水剂用量并降低拌合物性能,其最大体积掺量不宜超过0.2%。钢纤维能在一定程度上提高高强高性能混凝土的抗压强度,而碳纤维、玄武岩纤维等短切纤维对混凝土的抗压强度没有显著影响。碳纤维可以有效抑制高强高性能混凝土的塑性开裂,早期抗裂等级最高可以达到Ⅴ级。     

浅谈碳纤维在建筑工程中的应用

基于碳纤维材料具有的强度高、模量大、比重小等优点，以碳纤维增强混凝土、复合材料棒材、纤维增强胶接层板等方面，提出了其在建筑工程领域中应用的六大热点。     

碳纤维与掺合料复合增强水泥材料研究

研究了外掺大量粉煤灰等工业废渣的碳纤维增强水泥材料的性能，探索碳纤维与掺合料的相互影响与作用。试验表明，粉煤灰和硅粉等掺合料作为细颗粒的掺入，加强了纤维之间的均匀分散，可使纤维与基体之间的粘结更为紧密。     

新型沥青基碳纤维

日本石墨纤维公司(NGF)已经完成了一种新型的沥青基碳纤维的开发工作。这种商标叫作Granoc YSH的碳纤维是以煤焦油沥青为原料制成的,纤维直径力7μm,具有较高的压缩强度。一般来说,与PAN(聚丙烯腈)基碳纤维相比,沥青基碳纤维的压缩强度较低,因此,它在某些应用领域中受到限制。现在,日本石墨纤维公司成功地制造出了具有较高压缩强度的Granoc YSH碳纤维,并且已经作为商品出售。     

纤维混凝土应用研究现状初探

纤维混凝土是混凝土基体中掺入高性能短切纤维,形成的一种新型建筑材料。纤维可以有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。本文讨论了钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土及碳纤维混凝土目前的应用研究现状与存在的问题。     

长径比对混杂纤维增强混凝土力学性能的影响

讨论了碳纤维(CF)和聚丙烯纤维(PF)、玻璃纤维(GF)和聚乙烯纤维(PeF)组成的混杂纤维增强混凝土的抗压强度、抗弯强度与纤维长径比之间的关系．试验结果表明，碳纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维和聚乙烯纤维的长径比对混凝土的抗压强度影响较小，而对抗弯强度则有明显影响．     

纤维复合材料自锁式锚固体系力学性能试验研究

纤维复合材料自锁式锚固体系由锚头、螺栓和高强纤维布组成,其中的高强纤维布采用的是未刷胶的纤维复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)片材.针对4组未刷胶碳纤维布(carbonfiber reinforced polymer,CFRP)试件进行了轴向拉伸试验,考虑了断裂形式、极限荷载和弹性模量等影响因素,结果表明:与刷胶后的碳纤维布相比,未刷胶碳纤维布的破坏应力降低约50%,弹性模量降低13%,其力学性能有所下降;对7组经过了850h大气环境暴露、不同预应力作用下的自锁式锚具试件进行了破坏性试验,结果表明:锚头形式对碳纤维布断裂形式影响最大,方端锚头为剪切破坏,圆端锚头为受拉破坏.力学推导结果表明,碳纤维布抗拉强度约为其抗剪强度的20倍,剪切破坏随着混凝土墩柱直径的增长而延缓发生.     

混杂纤维高性能混凝土的收缩抗裂性能

试验研究了聚丙烯纤维(PPF)和碳纤维(CBF)及其混杂后对高性能混凝土的早期抗塑性收缩开裂性能及干缩性能的影响。结果表明,聚丙烯纤维、碳纤维及其混杂使用对高性能混凝土早期塑性收缩开裂及干燥收缩都具有较好的抑制作用,但其作用大小不同。单独使用纤维时,聚丙烯纤维抑制早期塑性收缩开裂效果优于碳纤维,而碳纤维抑制干燥收缩的效果优于聚丙烯纤维。混杂使用纤维时,存在纤维之间的搭配优势,当两种纤维按体积比1∶1混杂使用时,纤维总用量为0.2 Vol.%的高性能混凝土的抗早期塑性收缩性能最好,其抑制干缩的效果也较好。为了同时抑制高性能混凝土的早期塑性收缩和长期干燥收缩,试验所用纤维采用纤维总用量为0.2 Vol.%,聚丙烯纤维和碳纤维以体积比为1∶1的混杂使用最佳。     

碳纤维混凝土

在水泥中加入少量短碳纤维,能大大增加混凝土的韧性、抗拉裂性、抗折性和冲击力。由于混凝土抗拉性能很低,材料呈脆性,易产生裂缝,往往引起脆性断裂。各国都很重视改善混凝土性能的研究,配上各种不同的纤维增加混凝土的抗拉能力,例如钢材、石棉、玻璃纤维、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、芳纶、聚酯纤维和碳纤维。１碳纤维的主要优缺点美、欧、日及亚洲包括我国台湾地区和韩国都积极研究和开发生产碳纤维产品,其独特的特性是其他材料（如陶瓷和一些有机聚合物纤维束等）无法比拟的。１．１主要优点碳纤维重量轻且有特殊的强度,弹性模量高,尺寸稳定,…     

碳纤维布加固混凝土结构的研究现状及展望

碳纤维布加固属于纤维复合材料加固法,是一种新兴的加固方式。碳纤维布因其轻质、高强、耐腐蚀等优点已被广泛应用于钢筋混凝土结构的抗震加固中,并取得了良好的加固效果。本文介绍了规范关于碳纤维布的相关规定,并简述了碳纤维布加固流程,最后从碳纤维布加固钢筋混凝土框架、节点、柱这三个方面进行论述,对前人的研究进行总结,以期能为将来的研究提供一些建议。