碳纤维板范文

2023-09-19

碳纤维板范文第1篇

关键词植物纤维 ;墙体材料 ;节能环保

2l世纪以来，保护环境以及合理、高效地开发与利用资源已成为世界瞩目的热点在我国，随着工业化和城镇化的快速发展，作为典型资源依赖型工业的房屋建筑业在推动国

民经济迅猛发展的同时，由于消耗大量的资源能源，迫使其继续发展受到制约。各类建筑其建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的近 30%。而墙体材料又是建材业的重要组成部分，其产值接近建材工业总产值的1/3，耗能占建材工业总耗能的 1/2 左右因此，加速发展节能利废的新型墙体材料，不仅是调整建材_[业能源结构的重要措施而且对改善建筑功能，节约土地具有十分重要的意义。此外，使用新型墙体材料，能提高建筑中的能效，降低能耗，是我国高速发展国民经济的根本需要和实现住宅产业现代化加快城镇化建设的基本要求我国作为农业大国，随着农业连年丰收，秸秆产量也大幅度上升，产量大约为6.5 亿年。农作物废料秸秆等的处理已成为社会问题，除了少部分被当作饲料、肥料等开发利用外，大部分被付之一炬，不仅浪费资源，而且严重危害了自然生态环境。因此，废弃农作物的综合利用意义重大。植物纤维墙体材料的诞生恰好解决了废弃农作物的利用问题，同时又适应了国家建设节能型社会的需求，促进了可循环经济的发展加快了我国高效、低价、环保、实用的节能建筑产品的研发和应用。 1植物纤维墙体材料的特点及来源

植物纤维墙体材料是以植物纤维为原材料的一种新型节能环保生态建筑材料。其特点主要表现在：①原材料可以再生、废弃且无害。②节能利废，改善环境。生产该类材料将尽可能减少矿产资源的过度利用，降低生产能耗，并可大量利用农业废弃物作原料，减少由对其处理处置不当而引发的环境污染。③节约土地。既不毁地(田)取土作原料，又可增加建筑物的使用年限。④可实行清洁化生产。在生产过程中，减少废渣、废水、废气的排放，大幅度降低噪音，实现较高的自动化程度。⑤可再生利用。产品达到其使用寿命后，可再生利用而不污染环境。植物纤维来源广泛，可分为棉纤维、麻纤维、棕纤维、木纤维、竹纤维、草纤维。而用于墙体材料的植物纤维主要来源于木材、竹材和谷壳、秸秆、棉杆、高梁杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳等农作物废弃物。目前，利用农业废弃物生产的主要墙体材料包括麦秸均质板 (图 1)、纸面草板、植物纤维水泥板、麦秸人造板和秸秆镁质水泥轻质板等。 2植物纤维墙体材料的发展状况

2.1国内植物纤维墙体材料的发展状况与国外相比，我国对植物纤维墙体材料的研究起步较晚。20 世纪 80 ～90 年代，利用蔗渣制造硬质纤维板、刨花板的工厂体系在我国南方逐步出现。随着我国建筑业的革新与进步以及建筑节能工作的深入开展，环保利废型墙体材料的生产和应用出现了快速增长的良好局面。以麦秸、稻秸、棉秆等非木质材料作为原料生产制造墙体材料的技术与工艺已成为国内多所科研院校致力研究的项目课题。其间制造出的刨花板和中纤维板的物理力学性能可以达到国家有关人造板的标准技术指标。我国广西、广东和福建地区也是植物纤维的盛产地，许多学者就植物纤维增强水泥基复合材料的开发进行了探索。章希胜等研制开发了价格低廉、防渗防漏、性能优异的植物纤维水泥复合板，取得了良好的经济效益。针对内含钢渣的植物纤维增强水泥基复合材料，李国忠等探讨了其基体结构和界面状况对材料性能的影响。近年来，随着建材产品结构合理化以及先进生产技术的传人与发展，国内涌现出大批生产秸秆板材的厂家，其产品市场逐步由国内拓展到海外。植物纤维墙体材料开始稳步发展。

2.2国外植物纤维墙体材料的发展状况国外植物纤维墙体材料的发展由来已久，草砖建房技术在北美已有百年历史。早在 20 世纪初就出现了利用秸秆加工生产人造板材的技术;1920 年美国路易安那州建立了蔗渣制板厂 ;英国Com pak 设备公司最早开始研究采用麦秸和稻草作为板材原料，经过 10 年努力，成功制造出性能高于木质刨花板的 C om —pak 板;波兰天然纤维研究所利用亚麻、黄麻和大麻的下脚料、甘蔗渣、芦苇秆、棉秆、香草根、油菜秆、麦秸等外加锯末为原料，制造出高质量的人造板。目前，全球已有 20 余个国家开办了以农作物为原料的人造板生产厂家，美国和加拿大超过 50%。其中，美国 PRIM L BOARD 公司，加拿大ISO BO R D 公司生产线产量均在 10 万和 20 万 m 以上;美国的麦秸板全年产量约为 1 600 万 m。由于保护森林资源和维护生态平衡的需要，各国开始致力于开发非木材植物纤维建筑料。自20 世纪 80 年代以来，利用非木质植物纤维增强水泥基材料的研究和利用成为不少发展中国家致力研发的热点。由于作为水泥基增强材料的天然植物纤维，使用较多的是只经过粗加工或未加工的原料，如稻草、芦苇、棕榈叶、竹子等，因此发展中国家从经济的角度考虑，特别注意开发这方面的资源，主要研究本国盛产的植物纤维。印度政府于 1993 年 4 月实施了一项禁止将实木用于建筑的法律，旨在推广以农业废弃物，如棉花秆、甘蔗渣、豆秸和稻秸为原料的廉价的建房材料。埃及盛产棕榈树，20 世纪 9O 年代中期，埃及科学家选择以资源丰富的棕榈叶为研究对象，进行了棕榈树叶纤维增强混凝土材料的研究，通过试验得出，棕榈树叶纤维混凝土材料的实用可行性，并且发现由于棕榈树叶独特的内部结构，经过水泥溶液浸泡，其纤维变得更加稠密，使得经过水泥溶液浸泡的棕榈树叶纤维增强混凝土的抗拉强度比未经水泥溶液浸泡的抗拉强度高 ]。近年来，一些发达国家的科研单位，也配合发展中国家进行非木质植物纤维增强水泥基材料的研究，并且取得了一定的进展。目前，世界不少国家已经生产与应用非木质植物纤维增强水泥基材料。据美国 AC1544 委员会的报告¨ ，全球约有40 个国家有可能将该材料应用于建筑物中。具有百年历史的澳大利亚的 Jam es Hardie公司，专业从事植物纤维水泥制品研制，1981年起开始生产压蒸式木纤维增强水泥，并将该项技术推广至美国以及亚洲与非洲的某些国家。迄今为止，其植物纤维水泥制品遍布全球，前景良好。 3植物纤维墙体材料的优势

3.1来源广泛、节约能源、保护环境植物纤维墙体材料以来源广泛的农作物废料秸秆等作为原材料，不失为一种变废为宝、节约资源的有效措施。其低廉的建筑造价符合我国基本国情及产业政策。在避免对木、竹材等资源过度开发利用的同时，为废弃农作物的合理利用提供了有效的方法与途径，使秸秆等农作物废料引发的环境生态问题的根本解决成为可能。 3.2性能较好、实用性强

植物纤维墙体材料是在国家推行墙材改革，出台禁用粘土砖政策后，出现的性能较好、实用性较强的产品之一。其性能与粘土砖接近，且舒适性高，使用后能再次回收或自然降解为环境消纳物质，对生态环境几乎无影响。为墙材改革的平稳过渡和未来高性能住宅的发展做出了有益的探索。

3.3施工安装便捷，缩短建筑工期，降低建筑成本及能耗植物纤维墙体材料安装便捷，可按图制作，按号拼装，砌体和保温的全部工作可一次完成，与建筑框架同时施工，按序跟进，同时完T ，打破了我国建筑长工期、跨年度施工的传统模式。并且将可能实现建筑轻体化、高能化、省地化。

3.4实现建材生产的低耗高产以植物纤维外墙保温板为例，在生产成本中，该墙体材料耗电0.142 kW /m ，耗水1.5L/m ，不用 l g 燃料，电和水的成本为 1m。。与其他墙体保温材料相比，其产出量与能耗比极低。植物纤维在使用中的节能效益很高。如，200 rlln 规格的该墙板与 370 nlnl规格的粘土砖墙相比，其保温系数高出粘土砖墙 4 倍，取暖热耗降低4 倍，取暖成本减少 4 倍，每年可节省大量的能源消耗，减少取暖支出。 4植物纤维增强水泥基材料的发展前景

(1)随着高层建筑的增多及国家保护耕地相关法规的出台和建筑本身节能要求的不断提高，我国住宅墙体建设将逐渐杜绝使用实心红砖。同时，一些建材因其自身缺陷将逐渐退出市场。以石膏墙板、粉煤灰墙板为例，由于这 2 种产品的强度低、容易潮霉，一般 2 —3 年即自行返潮解体，在南方地区尤为严重，因此，这些建材产品已逐渐被建筑商所淘汰。墙材市场对像植物纤维这种新型墙体材料的需求存在巨大空间。植物纤维新型墙材以其轻质、高强、保温性能好、吸水率低、抗冻融性能高等优点和诸多特性，势必产生巨大的经济效益和社会效益，成为未来墙体市场发展的主流。

(2)作为世界上农作物秸秆纤维产量丰富的国家，我国很有必要对植物纤维建筑材料加以研究与探讨，以开拓对农业废弃物资源的利用领域。同时，秸秆等农业废弃物作为可再生资源，符合节能、可持续发展的要求，将其作为墙体材料原料也不失为节能利废，有效处置农业废弃物的途径，而且发挥了农村资源优势，增加了农民收入。采用秸秆等农业废弃物作为墙体材料的原料，开辟了新的原材料来源，缓解了各地发展墙体材料资源短缺的矛盾，更推动了各地墙材工业的发展，促进了墙材产品结构的变革。同时，随着墙材品种的增加，也将有力地推动房屋结构的变革和观念的更新，促进建筑产业化的实现。节能利废型植物纤维墙体材料作为新型绿色环保建筑材料，将具有广阔的T 程应用前景和巨大的市场潜力，并且对于今后的国计民生有着深远的意义。 5结语

随着人们对节能及环境问题的广泛重视，研制新型环保墙体材料已成为建筑业的发展趋势，建筑墙体材料必须更新换代，采用新型墙体材料势在必行。植物纤维新型墙体材料由于其本身具备的极为突出的优势，不仅符合未来建筑材料需求的方向，而且符合国家发展循环经济，建设环境友好型与资源节约型社会的重大战略方向，同时顺应了世界环境保护的主流趋势，势必在建材发展市场中占有重要的一席之地。

环境工程1002班陈威

碳纤维板范文第2篇

1.家湘美

中国著名品牌品牌，中国板材十大品牌，板材企业全国十强,生态板十大品牌,板材行业标准共同制定企业;

2.香港雪宝:

中国木业十佳品牌，中国细木工板第一品牌,中国十大板材品牌，环保板材十大品牌，十大家装品牌,香港雪宝国际集团;

3..兔宝宝

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5.莫干山

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6.万象

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7.香港湘云

中国板材十大品牌，中国家装十大品牌，致力于打造婴儿房专用板;

8.伟业

广东名牌,中国家装十大品牌,十大消费者信得过品牌,伟正木制品有限公司;

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10.好万年

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碳纤维板范文第3篇

摘要: 碳纤维就是纤维状的碳，由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。本文将针对碳纤维的结构、性能、制备方法及其在航空航天中的应用介绍。

引言

20世纪纳米科技取得了重大发展，而纳米材料是纳米技术的基础，碳纤维是一种比强度比钢大，比重比铝轻的材料，它在力学，电学，热学等方面有许多特殊性能，碳纤维的强度比玻璃钢的强度高;同时它还具有优异的导电、抗磁化、耐高温和耐化学侵蚀的性能，被认为是综合性能最好的先进材料，因此它在各个领域中的应用推广非常迅速。在近代工业中，特别是在航空航天中起着十分重要的作用。

1.碳纤维的概念

碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多;它与凯芙拉纤维 (KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。 2.碳纤维的结构

碳纤维的结构决定于原丝结构和炭化工艺。对有机纤维进行预氧化、炭化等工艺处理，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。在碳纤维形成过程中，随着原丝的不同，质量损失可达10~80%，形成了各种微小的缺陷。但无论用哪种材料，高模量的碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行的取向。用x一射线、电子衍射和电子显微镜研究发现，真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构。碳纤维呈现乱层石墨结构。在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳纤维的二级结构单元。层片之间的距离叫面间距d，由石墨微晶再组成原纤维，其直径为50nm左右，长度为数百nm，这是纤维的三级结构单元。最后由原纤维组成碳纤维的单丝，直径一般为6—8μm。原纤维并不笔直，而是呈弯曲、裙皱、彼此交叉的许多条带组成的结构。在这些条带的结构中，存在着针形孔隙，其宽度为1.6—1.8nm，长度可达几十nm。在碳纤维结构中的石墨微晶与纤维轴构成一定的夹角，称为取向角，这个角的大小影响纤维模量的高低。如聚丙烯脯基碳纤维的d为0.337nm，取向角为8°。碳纤维结构是高倍拉伸的、沿轴向择优取向的原纤维和空穴构成的高度有序织态结构。影响碳纤维强度的重要因素是纤维中的缺陷。碳纤维中的缺陷主要来自两方面，一方面是原丝带来的缺陷，另一方面是炭化过程中产生的缺陷。原丝带来的缺陷在炭化过程中可能消失小部分，而大部分将保留下来，变成碳纤维的缺陷。同时，在炭化过程中，由于大量的元素以及各种气体的形成逸出，使纤维表面和内部形成空穴和缺陷。 3.碳纤维的性能 3.1 碳纤维的力学性能

碳纤维具有很高的抗拉强度，其抗拉强度是钢材的2倍、铝的6倍。碳纤维模量是钢材的7倍、铝的8倍。

3.2 碳纤维的物理性能

碳纤维的密度在1.5—2.0g/cm3之间，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温(3000℃)石墨化处理，密度可达2.og/cm3，碳纤维的热膨胀系数与其他纤维不同，它有各向异性的特点。平行于纤维方向是负值(-0.72×10-6~0.90×10-6)，而垂直于纤维方向是正值(32×10-6~22×10-6)。碳纤维的比热容一般为7.12×10-1 KJ/(kg·K)。热导率随温度升高而下降。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量纤维为775μΩ/cm，高强度碳纤维为1500 μΩ/cm 。碳纤维的电动势是正值，而铝合金的电动势为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀。 3.3碳纤维的化学性能

碳纤维的化学性能与碳很相似，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中，温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO和CO2。在不接触空气或氧化剂时，碳纤维具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化，它还有耐油、抗放射、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等特性。 4.碳纤维的制备

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得：按状态分为长丝、短纤维和短切纤维：按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型：模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

第一、原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相(苯可溶各向异性沥青)和潜在中间相(喹啉可溶各向异性沥青)等。作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。

第二、预氧化(聚丙烯腈纤维200～300℃)、不熔化(沥青200～400℃)或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。

第三、碳化,其温度为：聚丙烯腈纤维1000～1500℃,沥青1500～1700℃,粘胶纤维400～2000℃。第

四、石墨化,聚丙烯腈纤维为2500～3000℃,沥青2500～2800℃,粘胶纤维3000～3200℃。第

五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性。

第六、上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不同的断面结构。要想得到质量好碳纤维，需要注意一下技术要点：

(1)实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。碳纤维系统工程需从原丝的聚合单体开始，实现一条龙生产。原丝质量既决定了碳纤维的性质，又制约其生产成本。优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。

(2)杂质缺陷最少化，这是提高碳纤维拉伸强度的根本措施，也是科技工作者研究的热门课题。在某种意义上说，提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。

(3)在预氧化过程中，保证均质化的前提下，尽可能缩短预氧化时间。这是降低生产成本的方向性课题。

(4)研究高温技术和高温设备以及相关的重要构件。高温炭化温度一般在1300～1800℃，石墨化一般在2500～3000℃。在如此高的温度下操作，既要连续运行、又要提高设备的使用寿命，所以研究新一代高温技术和高温设备就显得格外重要。如在惰性气体保护、无氧状态下进行的微波、等离子和感应加热等技术。 5.碳纤维在航空航天中的应用

5.1在飞机机身上的应用

近10 年来,国内飞机上也较多的使用了碳纤维及其复合材料。例如由国内几家科研单位合作开发研制的某歼击机复合材料垂尾壁板,比原铝合金结构轻21 kg ,减质量30 %。北京航空制造工程研究所研制并生产的Q Y8911/ HT3双马来酰亚胺单向碳纤维预浸料及其复合材料已用于飞机前机身段、垂直尾翼安定面、机翼外翼、阻力板、整流壁板等构件。由北京航空材料研究院研制的PEEK/ AS4C 热塑性树脂单向碳纤维预浸料及其复合材料,具有优异的抗断裂韧性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲劳性能,适合制造飞机主承力构件,可在120 ℃下长期工作,已用于飞机起落架舱护板前蒙皮。在316 ℃这一极限温度下的环境中,复合材料不仅性能优于金属,而且经济效益高。随着基体树脂和碳纤维性能的不断提高,碳纤维增强树脂基复合材料的耐湿热性及断裂延伸率得到显著改善和提高。在飞机上的应用已由次承力结构材料发展到主承力结构材料。 5.2 在航空发动机上的应用

树脂基复合材料由于具有密度小、比强度高和耐高温等固有特性,复合材料在航空涡轮发动机上应用的范围越来越广且比例越来越大,使航空涡轮发动机向“非金属发动机”或“全复合材料发动机”方向发展。凭借比强度高,比模量高,耐疲劳与耐腐蚀性好的优点,J TA GG 验证机的进气机匣采用碳纤维增强的PMR15 树脂基复合材料,比采用铝合金质量减轻26 %。

碳化硅纤维增强的钛基复合材料，凭借密度小(有的仅为镍基合金的1/ 2) ,比刚度和比强度高,耐温性好等优点,碳化硅纤维增强的钛基复合材料在压气机叶片、整体叶环、盘、轴、机匣、传动杆等部件上已经得到了广泛应用。

目前主要的陶瓷基复合材料产品是以SiC 或C纤维增强的SiC 和SiN 基复合材料。凭借密度较小(仅为高温合金的1/ 3～1/ 4) ,力学性能较高,耐磨性及耐腐蚀性好等优点,陶瓷基复合材料,尤其是纤维增强陶瓷基复合材料,已经开始应用于发动机高温静止部件(如喷嘴、火焰稳定器) ,并正在尝试应用于燃烧室火焰筒、涡轮转子叶片、涡轮导流叶片等部件上。 5.3 在火箭发动机上的应用

由于火箭发动机喷管壁受到高速气流的冲刷,工作条件十分恶劣, 因此C/ C 最早用作其喷管喉衬, 并由二维、三向发展到四向及更多向编织。同时火箭发动机设计者多年来一直企图将具有高抗热震的Ct / SiC 用于发动机喷管的扩散段, 但Ct 的体积分数高, 易氧化而限制了其广泛应用, 随着CVD、CVI 技术的发展, 新的抗氧化Ct / SiC 及C- C/ SiC 必将找到其用武之地。Melchior 等认为碳纤维CMC、陶瓷纤维CMC 以及C/ C 复合材料,特别是以SiC 为纤维或基体的CMC 抗氧化, 耐热循环和烧蚀, 是液体火箭发动机燃烧室和喷管的理想材料, 并进行了总数为31 个的长达20 000 s 的燃烧室和喷管点火试验, 内壁温度高达1732 ℃, 一个600 kg 发动机成功地点火七次, 温度为1449℃。目前为解决固体火箭发动机结构承载问题, 美国和法国正在进行陶瓷纤维混合碳纤维而编织的多向(6 向) 基质、以热稳定氧化物为基体填充的陶瓷复合材料。SiC 陶瓷制成的喉衬、内衬已进行多次点火试验。今天作为火箭锥体候选材料的有A12O3 、ZrO2 、ThO2 等陶瓷, 而作为火箭尾喷管和燃烧室则采用高温结构材料有SiC、石墨、高温陶瓷涂层等。碳纤维仍将是今后固体火箭发动机壳体和喷管的主要材料。 5.4在卫星和宇航器上的应用

由于碳纤维的密度、耐热性、刚性等方面的优势, 增强纤维以碳纤维为主。碳纤维复合材料在空间技术上的应用, 国内也有成功范例, 如我国的第一颗实用通信卫星应用了碳纤维/环氧复合材料抛物面大线系统;第一颗太阳同步轨道“ 风云一号” 气象卫星采用了多折迭式碳纤维复合材料刚性太阳电池阵结构等。卫星结构的轻型化对卫星功能及运载火箭的要求至关重要,所以对卫星结构的质量要求很严。国际通讯卫星VA 中心推力筒用碳纤维复合材料取代铝后减质量23 kg (约占30 %) ,可使有效载荷舱增加450条电话线路,仅此一项盈利就接近卫星的发射费用。

参考文献

[1]高永忠. 纤维增强树脂复合材料在武器装备上的应用[J] .应用导航, 2006 ,01 :24. [2]李爱兰,曾燮榕,曹腊梅等航空发动机高温材料的研究现状[J] .材料导报,2003 ,17 (2) :26. [3]《航空航天先进复合材料现状》论文吴良义

碳纤维板范文第4篇

关键词: 梁板结构加固碳纤维

引言

碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面, 以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修建筑工程管理论文补的研究始于上世纪 80 年代美、日等发达国家, 我国起步较晚, 在 20 世纪 90 年代后期国内才开始碳纤维加固技术的研究与应用, 并且已经取得了一定的成果, 在工程中得到日益广泛的应用。

1. 梁、板承载力不足的原因及加固目的

1.1 梁、板承载力不足的原因( 1) 由于施工过程中混凝土强度达不到设计要求, 或因钢筋少配、误配而引起梁、板等受弯构件承载力不足。( 2) 在设计方面引起梁、板等受弯构件承载力不足最主要的原因是计算简图与梁、板实际受力情况不符合, 或者荷载漏算、少算。( 3) 使用过程中严重超载也会导致梁板承载力不足。( 4) 其他原因:地基的不均匀沉降, 使梁中产生附加应力; 采用了不成熟的构件; 构件形式带来的影响。例如, 采用薄腹梁虽有不少优点, 但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝; 构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀甚至锈断, 严重影响承载力。引起承载力不足的原因, 除上述例举外, 还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢以及荷载的突然作用等等。

1.2 补强加固的目的(1)提高结构、构件的强度; (2)提高结构、构件的稳定性; (3)提高结构、构件的刚度; (4)提高结构、构件的耐久性。

2. 混凝土加固结构的受力特性

对已建的结构进行加固, 其受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异。首先, 加固结构属于二次受力结构, 加固前原结构已有载荷作用受力(即第一次受力), 原结构存在一定的压缩(或弯曲)变形, 同时原结构混凝土基本已经完成收缩变形; 而加固一般是在未卸荷下进行的, 新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下, 才开始受力, 导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变。因此, 新、旧结构不能同时达到应力峰值, 破坏时, 新加部分可能达不到自身的极限状态。其次, 加固结构新、旧两部分存在整体工作问题, 整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。由于加固结构有上述的受力特征, 决定了其计算方法和构造处理以及施工要求, 不同于普通混凝土结构。

3. 碳纤维加固

3.1 适用范围( 1) 适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。( 2) 基层混凝土的强度等级不低于 C15。

3.2 工艺流程工艺流程: 表面处理→卸荷→涂底胶→找平→涂面胶→粘贴→粉刷保护。

3.3 粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态主要有以下几种:( 1) 受拉钢筋先达到屈服, 然后受压区混凝土压坏, 此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变;( 2)受拉钢筋先达到屈服, 碳纤维片材已超过其容许拉应变, 并达到极限拉应建筑工程管理论文变而拉断, 此时受压区混凝土尚未压坏;( 3)由于碳纤维片材的加固量过大, 在受拉钢筋达到屈服前, 受压区混凝土已首先压坏;( 4) 在达到正截面承载力前, 碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。

3.4 碳纤维加固特点碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件进行加固处理, 具有以下特点:

( 1) 抗拉强度高, 是Ⅱ级钢筋的 10 倍以上。( 2) 轻质、柔软、易粘贴、质量易于保证, 不增加结构自重及截面尺寸。加固时不需螺栓、铆钉固定, 对结构扰动小, 可更好保护结构整体性。( 3) 广泛应用于桥梁和建筑加固, 特别适用于各类曲面结构。适用面广, 质量易保证。( 4) 耐久性好,耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀,耐持久性能佳。( 5) 可提高柱延性( 抗震能力) 2 至 4倍, 提高梁、板的抗弯能力 30%～100%,增强梁、柱抗剪能力 30%～80%, 提高柱、墙承压能力 20%～50%。( 6) 加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。( 7) 施工便捷, 工效高, 没有湿作业,不需现场固定设施, 施工占用场地少。

3.5 一般构造要求( 1) 当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时, 转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm。( 2) 碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。当采用多条或多层碳纤维布加固时,各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。( 3) 为保证碳纤维可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。

3.6 施工安全及注意事项(1)碳纤维片材为导电材料, 使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。( 2) 使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存, 远离火源, 避免阳光直接照射。

( 4) 树脂的配制和使用场所, 应保持通风良好。(5)现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

4. 结语

碳纤维加固技术对于混凝土结构及构件的补强加固效果十分理想,在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下,该技术在施工工期、材料耐久性、施工质量等方面均达到了业主的要求,其综合经济效益和社会效益良好,具有较大的推广使用价值。

参考文献:

[1] 吕西林. 建筑结构加固设计[M].北京:科学出版社,1997.

[2] 卓尚木,季直仓,卓昌志. 钢筋混凝土结构事故分析与加固[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2001.

碳纤维板范文第5篇