碳纤维,俗称“黑黄金”,由于其优异的性能,在许多领域都是重要的材料。在结构加固中,采用航天级碳纤维前驱体制成的碳纤维复合材料可以充分发挥其轻质高强的特点,提高结构承载力,提高结构耐久性。碳纤维片材和碳纤维片材是碳纤维复合材料的主要应用形式。在结构承载力的提高范围内,它们之间存在一定的差距。
碳纤维板与碳纤维布,分别为碳纤维原丝编制与硬化而成的复合材。顾名思义,碳纤维布,与布所类似,具备重量轻、质软、且厚度薄,I级碳纤维布理论厚度也仅为0.167mm。而碳纤维板,是通过碳纤维原丝与树脂硬化而成的复合材,类似于钢板,厚度主要为1.2mm、1.4mm、2.0mm等。
如果单从抗拉强度上来看,规范要求I级碳纤维布达到3400MPa,要高于I级碳纤维板2400MPa。但在实际加固中,承载力的提高还有截面厚度有关,这样对比的话,同为10cm宽的情况下,1.2mm厚的碳纤维板能提供的力为1.2×2400×100=288000N,而I级300g碳纤维布为3400×0.167×100=56780N,二者在力学性能上的差距,由此可见一斑。
从力学性能计算可知,碳纤维材可等效为4-8碳纤维布。当碳纤维布层数超过4层时,建议更换碳纤维板材加固件来实现。碳纤维板与预应力锚固结合,由预应力碳板构成。在充分发挥碳板强度的同时,能有效地改变结构应力,已成为大型跨界梁的优选加固形式。
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