土木工程新型材料-碳纖維

1、碳纖維碳纖維土木工程新型材料 制作小組：邵邵 亮亮 徐海濤徐海濤 馬馬 任任 孔孔 岳岳碳纖維 1.1 概述概述 1.2 碳纖維的生產(chǎn)工藝碳纖維的生產(chǎn)工藝 1.3 碳纖維的性能指標(biāo)碳纖維的性能指標(biāo) 1.3.1 碳纖維的強度碳纖維的強度 1.4 碳纖維的應(yīng)用碳纖維的應(yīng)用 1.5 碳纖維的缺點碳纖維的缺點1.1 1.1 概述概述 碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在 3500MPa以上，是鋼的79倍，抗拉彈性模量為2300043000MPa亦高于鋼。 由于它強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有

2、許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料.不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時代進(jìn)入到一個碳纖維的時代。 1.1.1 碳纖維的分類碳纖維的分類 按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維； 按力學(xué)性能分為通用型和高性能型按力學(xué)性能分為通用型和高性能型 。 通用型碳纖維強度為通用型碳纖維強度為1000兆帕（兆帕（MPa）、模量為）、模量為100GPa左右。左右。 高性能型碳纖維又分為高強型（強度高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量、模量250GPa）和高模型（模量）和高模型（模量300GPa以上）。強度大于以上）。強度大于4000MPa的又稱為超高強型；

3、模量大于的又稱為超高強型；模量大于450GPa的稱為超的稱為超高模型高模型1.2 1.2 碳纖維的生產(chǎn)工藝碳纖維的生產(chǎn)工藝 目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖纖 維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在料樹脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱炭化而成一定壓強下強熱炭化而成1.3 1.3 碳纖維的性能指標(biāo)碳纖維的性能指標(biāo) 1.3.1 碳纖維的強度碳纖維的強度 一般抗拉強度都

4、在一般抗拉強度都在3500 MPa 以上以上 1.3.2 碳纖維的彈性模量碳纖維的彈性模量 彈模在彈模在230000 MPa 以上以上 1.3.3 碳纖維的斷裂伸長率碳纖維的斷裂伸長率 伸長率在伸長率在1.4%以上以上1.4 1.4 碳纖維的應(yīng)用碳纖維的應(yīng)用 碳纖維成品在土木工程中應(yīng)用主要有纖維布、纖碳纖維成品在土木工程中應(yīng)用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等，各有不同的使用維板、棒材、型材、短纖維等，各有不同的使用范圍，而當(dāng)前加固工程中用量最大和最普遍的還范圍，而當(dāng)前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布是碳纖維布(片片)，碳纖維布常用的規(guī)格是，碳纖維布常用的規(guī)格是200g/m2和

5、和300g/m2，厚度分別是，厚度分別是0.111mm和和0.167mm；碳纖維復(fù)合板厚度一般為碳纖維復(fù)合板厚度一般為1.21.4mm，由，由34層層碳纖布經(jīng)過樹脂浸漬固化而成，主要用于梁、板碳纖布經(jīng)過樹脂浸漬固化而成，主要用于梁、板的加固，用纖維板加固的結(jié)構(gòu)，外形規(guī)整，施工的加固，用纖維板加固的結(jié)構(gòu)，外形規(guī)整，施工簡便，但原材單價較高，國內(nèi)使用尚不普及。簡便，但原材單價較高，國內(nèi)使用尚不普及。1.5 1.5 碳纖維的缺點碳纖維的缺點 碳纖維整體上無疑是一種輕質(zhì)高強性能優(yōu)異的新興建材，但也有其自身的特點或缺點，碳纖維的抗剪強度很低，延伸率小，還不到一般鋼材的1/10，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線近乎直線，沒有塑性平臺，從這個意義上，碳纖維是一種脆性材料，在設(shè)計和構(gòu)造上應(yīng)予注意；用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件中，受極限應(yīng)變0.01的限制，實際可采