1、試談碳纖維在土木建筑中的應用摘要：本文對碳纖維在土木建筑中的應用進行了一定的分析和探討，對碳纖維材料的發展進行分析和研究。 關鍵詞：碳纖維；復合材料；土木建筑Abstract: in this paper the application of carbon fiber in civil building it is analyzed and discussed, the development of carbon fibre material analysis and research.Keywords: carbon fiber; Composite materials; Civil con
2、struction中圖分類號： TQ342+.74 文獻標識碼：A 文章編號： 碳纖維作為一種新型的材料，其具有許多良好的特點，如具有耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕、高比模量、高比強度、熱膨脹系數小、導電等優異性能。它作為功能材料進行一定的發揮，也可作為結構材料進行負荷的承載。在土木建筑中，會運用到大量的水泥，但水泥的抗拉強度低、脆性大，形成了施工中的嚴重弊端，為解決這一問題，可進行碳纖維的應用，能夠達到一定的效果。一、碳纖維的應用特點 （一）碳纖維增強混凝土 作為長纖維或短纖維增強的一種混凝土材料，碳纖維增強混凝土有著很好的特性。其主要用于建筑中的外墻墻板的設置和施工，主要特征為：能夠增強混凝土的優
3、良機械性能、耐自然溫差性能、防水滲透性能等，在強堿的環境下，還具有一定的穩定性尺寸、機械強度的持久以及化學性能的穩定。對碳纖維進行取代鋼筋的應用，可對鋼筋混凝土的劣化作用和鹽水降解有所消除，一定程度上減輕建筑的構件重量，使安裝的施工更加方便以及縮短了建筑工程施工的時間。此外，震動阻尼特性也是碳纖維的優良特性之一，其能夠對震動波進行吸收，提高了抗彎強度和防震能力。 （二）碳纖維復合材料片 碳纖維復合材料片的制造，采用的是常溫固化條件下的熱固性樹脂，在碳纖維束的粘結中，所制成的一種薄片。對于這種薄片而言，要對其進行嚴格的設計，并將其貼在結構物的固定部位上，使碳纖維的高拉伸強度和高拉伸模量的作用得到
4、充分的發揮，來進行鋼筋混凝土結構物的加固和修補。在石油平臺以及耐沖擊性能的工程中，美國、英國、日本等國都進行了復合材料片的應用，來對震后受損的混凝土橋板進行加固，并取得了一定的進展和突破。碳纖維復合材料片的重量非常的輕，其拉伸模量是鋼材的10倍，具有優異的耐腐蝕性能等良好的工藝性。因此，在對用舊觀念設計而成的鋼筋混凝土結構物的加固、補強以及結構物耐力的提高和對劣化鋼筋混凝土結構物進行加固、修補中，廣泛的進行了碳纖維復合材料片的應用。 （三）纖維增強膠接層板 纖維增強膠接層板，即在木板的兩面進行一二層纖維增強膠的膠粘所形成的一種接層板，以此對壓縮載荷或拉伸進行一定程度的承受。對纖維增強膠接層板來
5、說，木板和纖維增強層板之間的應變匹配是其制造的關鍵。在接層板表面中，纖維增強復合材料具有很好的性能，其采用拉擠工藝進行產品的生產和制備。其玻璃纖維和碳纖維的混雜是接層板使用的增強材料，環氧樹脂體系是它的基體。因為纖維增強膠接層板的性價比較其材料來講，都比較的優越，所以，在它的使用中，能夠減少木材和重量的需求。與此同時，纖維增強膠接層板的發展在目前也是比較的快，也得到了日趨廣泛的應用。 （四）復合材料棒材 在建材工業中，中碳鋼增強混凝土和鋼材是使用最為廣泛的結構材料，如果鋼材被腐蝕，就會對建筑物產生嚴重的影響和破壞。而碳纖維樹脂基復合材料棒材的應用，就逐漸的取代了鋼材的使用，成為一種高性能的新型
6、建材品種。對于復合材料棒材而言，它不易被腐蝕，也不具有導電性，是鋼材重量的14，與鋼材相比，其熱膨脹系數更加符合混凝土，但價格約比環氧涂覆保護鋼材多20。水泥和元鋼的粘結強度比水泥和復合材料棒材的粘結強度約低50。所以，復合材料棒材可以在高速公路護欄、化工廠、造紙廠、橋梁、房屋地基、海堤等易腐蝕場合中得到廣泛的應用。 （五）其它方面的應用 1.簾墻板的制作，其具有良好的突出機械特性和耐老化性，是一種輕量的材料板，在海邊耐腐蝕建筑和高層建筑中可以得到有效的應用。2.防水房頂涂層，在進行平坦房頂的涂覆中，可以進行碳纖維水泥混合物的采用，形成不透水和耐風化的房屋表面，且具有一定的美觀效果。3.導電板
7、和電磁屏蔽板，碳纖維具有高度的導電性能，可對來自大氣的雷擊和放電中的靜電進行良好的消除。4.耐化學腐蝕性地板、耐磨鋪地材料以及防腐蝕涂層。二、碳纖維修補增強的技術方法 （一）Obayashi- Mitsubishi 法 Obayashi- Mitsubishi 法是日本三菱化學公司所提出的一種方法，其具體的內容為：1.采用打磨的辦法進行修復表面的清理；2.打底漆；3.底涂層涂刷；4.碳纖維復合材料片的鋪設；5.刷面涂層；6.表面的加工和涂漆。 （二）SIKA法 操作方法：1.表面的清理，進行損壞水泥殘塊的去除、表面的平整、裂紋的填補以及噴沙的清理；2.表面進行清理之后進行Sikadur粘結劑的
8、涂覆；3.進行表面殘留塵渣的去除；4.在水泥表面進行環氧樹脂的涂覆，水泥表面與Cabodur條無需進行捆扎。 （三）Mbrace法 操作方法：表面雜物的清理，并打膩子和涂Mbrace底漆；2.切割Mbrace片；3.在修復后的水泥表面進行Mbrace浸漬劑的噴涂和碳纖維復合材料片材的壓實；4.30分鐘后進行第二種浸漬涂層的噴涂。三、碳纖維在美國的研究和推廣 美國就碳纖維材料在土木建筑的應用中，擁有一系列的應用計劃，如橋梁結構計劃和研究的創新、橋梁的聚合物基復合材料補強計劃等。依據這些計劃，美國在3000項土木建筑中，都進行了碳纖維復合材料的應用，來進行建筑的補強修復。在美國的加里福尼亞州中，運
9、輸部門進行了550萬美元的投入，進行了外套法的應用，來增強橋墩，提高建筑橋梁的抗震能力，并使建筑的使用壽命得到了一定的延長。美國聯邦高速公路局在1998年，進行了一項橋梁結構和研究的創新計劃的起動，對碳纖維復合材料在橋梁的建設和維修中的應用進行了大量的資助，使這一項新的技術得到了很大的推廣，并降低了施工的成本投資以及延長路建筑的使用壽命。從1998年到2001年，在51項橋梁建筑的工程中，進行了玻纖復合材料對原有橋面的取代，此外還有5項纖維增強粘結層壓板的應用、16項碳纖維增強復合材料梁的使用、29項碳纖維在橋梁塑料中的維修增強等項目。在2003年，該計劃項目得到了2100萬美元的資助，促進了
10、碳纖維復合材料在土木建筑中的推廣和研究。結束語 總而言之，在土木建筑領域中，碳纖維還是一個比較新型的技術。在得到廣泛的應用之前，它的產量少、價格高，在使用中也有一定的難度，但隨著碳纖維在近年來的發展，其應用越來越廣泛，在不斷的使用中，成本也得到了一定的下降。總的來所，碳纖維的應用，對建筑的輕量化和防腐性方面，都有著很好的促進效果，也使纖維的應用領域得到了較好的拓展。參考文獻：1蔣志峰，吳瑞明，吳作倫，宋立軍，復合材料孔隙含量超聲檢測系統的設計研究J.玻璃鋼-復合材料，2009：(4).2趙稼祥，碳纖維復合材料在基礎設施上的應用與展望J.玻璃鋼-復合材料，2001.3高鑫，碳纖維在土木建筑中的應用J.建材工業信息，2004：(5).
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