碳纤维范文

时间:2023-03-20 10:11:18

碳纤维范文第1篇

无论是从拉风的角度,

还是轻量化带来的性能提升以及硬度带来的安全防护,

都注定将使未来汽车制造刮起“碳之风”。

轻量化利器-碳纤维

1865年,当爱迪生第一次把竹子纤维进行碳化后生成钨丝,作为灯丝在电灯泡中发光的时候,正是碳纤维材料应用的最初起源。那时候距离世界上第一辆汽车诞生还有21年的时间,爱迪生也不会想到在100多年之后,碳纤维会成为汽车制造中的神兵利器。

碳纤维,顾名思义,是以一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。它的特点是又轻又坚硬,其密度比铝轻30%,比铁轻50%,但硬度却是钢的7~9倍,而且具有很强的抗撕裂性。微小的碳纤维直径大约5至8微米,数万根这样的碳纤维拧在一起成为细纱,然后细纱可以制成纤维布,碳纤维布交错叠放并粘合和压缩后就能够变成坚硬的组件。正是由于碳纤维这种轻而硬的特性,使其应用广泛。从飞机到大型风力发电机的叶片,再到高端自行车都开始品尝碳纤维带来的好处。

当然,汽车也不会缺席这样的新材料盛宴。碳纤维在汽车业的应用开始于赛车领域。F1赛车的碳纤维层数平均为12层,在其车体中央部位还会铺设蜂巢结构的铝合金。除赛车主体车身外,底盘、刹车碟盘、方向盘也都采用碳纤维制造。碳纤维不仅会减轻赛车的重量,还能为其带来更快的速度。其坚硬的特性也会增强车辆的安全性能,当发生车祸时,特殊设计的碳纤维材料可以最大程度上抵消撞击的力度,保护车内选手。

F1之外,碳纤维也早已飞入寻常汽车当中。各汽车品牌或推出全碳纤维车身超级跑车,或推出碳纤维的空气动力学套件。而且由于碳纤维应用的广泛性,汽车内饰中更是大量应用碳纤维材料。涂着清漆,故意露出深沉的黑色编织花纹的碳纤维,无论是从拉风的角度,还是轻量化带来的性能提升和硬度带来的安全防护,都注定将是未来汽车制造的一把利器。

Porsche

2011 Panamera GrandGT By TechArt

这个5米长的前置四门跑车怎么看上去都和保时捷的超跑精神有点不搭调,即使它4.8升双涡轮增压发动机能够爆发出426千瓦的最大功率,即使当你在行驶过程中按下Sport运动按键,体会动力陡然提升的时候。

不过,对于保时捷改装专家Techart,panamera依然是一块值得雕琢的美玉。它特意为这款车型了一套空气动学套件,命名为GrandGT。这一套件中主要是大量使用碳纤维材质的部件,用来取代车型原有的经过特殊强化的塑料材质。无论是风格上略显夸张的前后保险杠,还是侧裙以及后部扰流器,可能都很难从美观角度称之为完美。因为这一组套件更为直接的目的是大幅减轻整备重量,提高车辆的性能。例如在车辆侧面的翼子板部分,幅度不大的暴龟,可以增加前后轮距,保证车辆行驶状态下的稳定性。在车辆的内饰中,Techart更是将碳纤维贯彻到底。从前仪表板到门板,再到中控台,你会发现无一例外都是由碳纤维打造,甚至连车门边的踏板也是由碳纤维材质打造并加上可以发光的Logo,将碳纤维的风范发挥到了极致。恰好符合碳纤维套件的三个标准:性能的提升,安全性的保障和美学之上的享受。

Lamborghini

Aventador LP 700-4

低矮的车身、剪刀门、遍布车身四周的巨大进气口,让人一眼便能识出这兰博基尼经典的风格。作为上一代经典大牛兰博基尼Murcielago的接班人,兰博基尼Aventador不仅延续了其一贯犀利的风格,而且更带来了全碳纤维复合材料单壳体车身。Aventador的车舱全部都以碳纤维制造而成,并搭配硬壳式结构。为了最大程度上发挥碳纤维强化材料的超强刚度,Aventador采用了“单壳体”设计。这种设计以编织技术为基础,将纤维按对角方向分若干层交错编织形成部件,然后将将各个不同部件集合、固化,作为单一体工作。碳纤维车舱的应用使整个全硬壳式结构重量仅为145.5公斤,这极大地减轻了发动机的负担,使V12发动机能够爆发出700马力,最高时速也能够达到350公里。也造就了转向精准、反应迅捷的超精确方向盘控制。除了碳纤维材料,在Aventador的车体中还应用了另一种新材料――环氧泡沫。这种材料多应用在关键部位,可以在各层复合材料间发挥间隔作用,从而提高硬壳式车体的刚度。铝材也在Aventador车身重发挥着作用,它的车身前后表面都是用铝质嵌板层压制作而成,用来连接前后副车架。无论是碳纤维还是环氧泡沫,加上更为常见的铝材,都预示 着汽车工业早已不是钢铁唯我独尊的时代。复合材料与多元 化的材料复合应用正逐渐出现在高端跑车和其他车型身上。由此也可以预见到那些驰骋在高速路上或是徜徉在城市街道中的汽车们,将会是一道更加多彩的风景。

Nissan

2012 GTR

2007年,当GT-R的总工程师水野和敏将一台全新的3.8升双涡轮增压V6发动机放入他的超跑作品GTR中时,他说:“三年之后,才是真正的战神问世的时候。”三年已过,而人们所期待的真正的战神也终于以2012款GT-R的身份来到人们面前。即便是以往几年的日产GTR也有足够的资本挑战法拉利、兰博基尼这样的世界级超跑,而在2012款GT-R身上我们看到的则是日产设计师们更为强大的野心。支撑这种野心能量之一便是碳纤维材料。新款GTR真正的进步在于底盘,而底盘的关键则在于加入了碳纤维材料部件。新款GTR车型在悬挂上增加一个碳纤维稳定杆,这样可以利用碳纤维的刚度来提高车辆操控稳定性。如此,当3.8升V6双涡轮增压发动机启动的时候,发动机将会比旧款车型提高40马力最大功率到达530马力的时候,车辆依然能够保持良好的操控性能,任凭车主在高速下尽情奔跑,甚至漂移攻弯。碳纤维材料还出现车辆轮拱后部的通风口处,以及车内大量的装饰当中。这些部件不仅可以起到降低重量的作用,也让这款真正的公路战神在低调之中,显露出几分极速的杀气。GTR也让这一平民化超跑,犹如穿上了一件神秘而又彰显身份的披风。

BMW

X5M By Hamann

即使并非全部车架都由碳纤维制造,仅仅是一套碳纤维外观动力套件就足以将碳纤维魔术化效果显露无疑。宝马X5M Hamann就是最好的例证。

碳纤维范文第2篇

碳纤维离我们的日常生活越来越近,这种比头发丝细100倍的纤维状碳材料,它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7~9倍,抗拉弹性也高于钢,碳纤维比铝轻、比钢硬。由于质轻,碳纤维复合材料质量大约是钢的20%,依据纤维等级和方向性,甚至可以达到类似钢材的强度。此外,碳纤维还不生锈,使用纤维材料可以大幅降低产品体重,因而可显著提高燃料效率,用其生产的飞机、汽车,可节约大量燃油。

目前,各种应用占碳纤维年需求的比例如下:体育应用大约为30%,航空应用为10%,工业应用为60%。作为材料,它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求,在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。有调查显示2010年全球碳纤维需求量,有望达到3.2万吨/年,这一数字与2001年相比增长78.3%。

碳纤维生产工艺较为复杂,至今全球规模企业不超过12家。其中领先的生产商有美国氰特工业公司、赫氏公司以及日本的三菱丽阳、德国SGL西格里集团、台湾省的台塑集团等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产。

航空航天历来就是碳纤维的重要应用领域。航空航天领域是世界碳纤维的传统应用市场,新型超大型客机――空中客车A380和波音787,均大量使用碳纤维或碳纤维增强塑料作为主要的结构材料。波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料,包括主机翼和机身。

除了航空航天以外,随着全球风电市场的逐步壮大,风电叶片也已经成为碳纤维主要的应用领域之一。一套机组仅叶片就重18吨,如果采用碳纤维,减轻6吨的同时还增加了强度和韧性,也增加了发电功率。

碳纤维在汽车行业的需求前景也较为乐观。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用。

对于有车一族来说,比经济省油更重要的便是安全,不用钢板,而用碳纤维等复合材料武装起来的电动车最高时速可以达到100公里/小时,充满一次电可以连续行驶超过百公里。比电力驱动更引人注意的是高刚度车身。比起传统的钢结构车身,碳纤维材料制成的汽车能比使用钢铁减轻了60多公斤。此外,碳纤维的材料抗冲击性相比钢铁强,特别是用碳纤维制成的方向盘,机械强度和抗冲击性相比以前分别提高了35%到20%以上。整车强度理论上也比普通材料车强上20%到30%。更绝的是,碳纤维汽车不仅能应付几乎所有的恶劣地形,通过独特的传动系统和超强抓地力轮胎的配合,还能不费吹灰之力地爬上70度的斜坡,对于普通越野车来说,这几乎是一项不可能完成的任务 。

目前,日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标是在2015年前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。日本政府亦支持该项计划,计划未来5年投资1850万美元,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。德国宝马汽车公司也宣布,公司将投资约4亿欧元以生产计划于2013年面市的全球首款以碳纤维塑料为车身材料的量产电动汽车。

中国国内对碳纤维的需求也与日俱增。然而,与此相对应的是我国碳纤维的生产尚处于起步阶段,国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右,国内用量的90%以上靠进口。面对着这样巨大的商机,国内碳纤维厂商开始行动起来。3月份总投资51亿元的碳纤维复合材料产业化,及工程技术研发推广基地项目,在河北燕郊开发区开工建设,建成后年产碳纤维原丝1万吨、碳纤维复合材料3000吨。

碳纤维范文第3篇

关键词:桥梁工程;碳纤维的加固;加固方法

中图分类号:K928.78文献标识码:A

1.引言

采用碳纤维加固材料修复补强混凝土结构,是近来发展的新型工法,利用碳纤维材料卓越的抗拉强度到达的增强构件承载能力及刚度的目的。碳纤维加固法可用于桥梁混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。

2.碳纤维的加固原理

碳纤维在桥梁工程使用广泛,其加固的基本原理是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料;用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力,增大结构的抗裂或抗剪能力,以提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。

3.碳纤维加固的特点

碳纤维材质自重轻,施工方便快捷,不增加结构荷载;强度高,能灵活地用于抗弯、封闭箍和抗剪加固;柔韧性好,不受结构外形限制;耐久性佳,抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的能力强;同时抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好;在混凝土构件、钢结构、木结构均广泛采用。

4.碳纤维复合材料

4.1碳纤维复合材料

碳纤维复合材料通常由纤维和基体组成。其力学特点是应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能,以及现场施工便捷,所以是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维布的抗拉强度一般为3550MPa,弹性模量为2.35×105MPa,根据碳纤维布的品质不同,其厚度为0. 11~ 0. 43mm,幅宽为20~100cm,卷材长度为50~100m。

4.2粘结材料

粘结材料是指能将连续纤维状的碳纤维结合在一起,同时又与混凝土表面粘合的系列材料。它是保证碳纤维布与混凝同工作的关键,应有足够的刚度与强度来保证碳纤维与混凝土间剪力的传递,同时应有足够的韧性,不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。此外,由于旧桥加固均在野外,所以粘结材料还应能在一般气候条件下固化,固化时间合适(一般保证有3h左右),对组分含量不敏感,具有适宜的流动性和粘度,固化收缩率小。粘结材料主要包括三类材料:底层涂料、整平材料和浸渍树脂。

5.加固受力特点分析

(1)碳纤维布有单向碳纤维布、单向碳纤维交织布、双向碳纤维交织布及单向碳纤维层压材料等多种,可根据需加固结构的不同的部位和受力特性与方向等,选择相应的碳纤维布进行加固。

(2)将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上,使其与原结构布置的钢筋一道共同承受拉力,以提高旧桥的承载能力。与其他加固方法相比,碳纤维布保证在设计荷载范围内与原结构共同受力,其改变原有结构的应力分布程度最小。

(3)沿桥梁的主拉应力方向或与裂缝垂直方向粘贴碳纤维布,两端分别设置锚固端,可约束混凝土表面裂缝,防止裂缝扩大,提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态。

(4)应根据实际情况合理使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁式桥,因碳纤维布在加固混凝土构件时,在提高受弯承载力的同时还影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时,构件的破坏形态由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。还因碳纤维为完全弹性材料,它与钢筋共同工作会减弱钢筋塑性性能,碳纤维布用量过多,构件延性将有所降低。

(5)碳纤维布加固后桥梁结构破坏形式变为脆性破坏,其承载力极限状态应按碳纤维抗拉强度的2 /3进行抗弯承载力计算,不能按普通钢筋混凝土考虑。

(6)碳纤维布可提高混凝土梁抗剪承载力,其作用机理类似箍筋,同时还能明显改善构件的变形性能,增强构件的变形能力。

参考文献:

[1]CFCS 146 2003,碳纤维片材加固混凝土结构技术规程.

碳纤维范文第4篇

该负责人表示,2010年1月,国家科技部认定吉林市为国家碳纤维高新技术产业化基地,这是科技部认定的唯一碳纤维产业化基地。本项目的建设对推动我国碳纤维产业稳定、可持续发展,促进吉林市建成全国综合生产规模最大、水平最高、国际知名的碳纤维高新技术产业化基地奠定了坚实基础。

据介绍,该项目整合了长春工业大学实验室研究成果和化纤工业化腈纶生产控制技术,通过自主研发,集成创新出水相悬浮聚合湿法二步法工业生产聚丙烯腈基碳纤维原丝新技术,属国内首创。碳纤维原丝要求原丝重金属离子含量须低于10ppm。晴纶工业生产中水相悬浮聚合引发体系含有大量的金属离子。本项目研发出一种不含任何金属离子的无机氧化还原引发体系,又由于水相悬浮聚合产物为聚合物淤浆,在其烘干前可多次水洗,大大提高了聚合物纯度。同时,自主研发出以二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂、湿法二步法生产PAN基碳纤维原丝工业化生产技术。DMAC价格低廉,回收简单,该技术生产规模大、单线产能高、进一步降低了PAN基碳纤维原丝的生产成本。该负责人表示,“这项技术是我公司首创,目前国内领先。”

该项目的创新之处还在于研发出PAN基碳纤维碳化工业技术,原丝碳化属于设备主导型工艺,研发的碳纤维生产线,氧化炉采用垂直送风方式,氧化效率提高。高低温碳化炉为石墨碳化炉,加热元件四周笼式布置,提高了炉温均匀性。驱动系统为无挤压多辊驱动,减少了产品的机械损伤。

2011年9月在吉林化纤集团吉林碳谷碳纤维有限公司建成国内最大的5000吨/年PAN基碳纤维原丝生产线,并成功达产。联合研发出年产2000吨PAN基碳纤维和年产10000 m2碳纤维预浸布工业技术,正在中钢集团江城碳纤维有限公司、吉林市吉研高科技纤维有限责任公司建设相应的生产线。在十一届人大五次会议上,吴邦国委员长参加吉林省代表团审议时,特别提到,“吉林化纤建起拥有完全自主知识产权的碳纤维生产线”。

吉林碳谷公司生产的碳纤维原丝产品已在中钢吉林碳素厂、中石油吉化公司等六家国内碳化企业实际应用,结果表明,产品性能指标均超过日本东丽公司T300水平。

江城碳纤维公司的碳纤维产品已在我国东方红1号卫星、澳星、长征系列火箭、巨浪、东风系列战略武器、神舟载人飞船等广泛应用,受到国家部委的表彰。

碳纤维范文第5篇

为了促进我国碳纤维产业可持续发展,构建上下游融合发展的产业体系,近日中国化学纤维工业协会在吉林召开“2013年碳纤维及其复合材料发展座谈研讨会”,就我国碳纤维及其复合材料产业所面临的各种问题进行了深入探讨。

增长成定势

据美国行业媒体《复合材料世界》报道,2005年,全球碳纤维市场仅为9亿美元,而2013年将达到甚至超过100亿美元,预计到2022年有望达到400亿美元,碳纤维的市场前景被全球材料界普遍看好。而从研讨会现场所发出的声音看,碳纤维领域的专家和企业代表对于未来碳纤维市场的增长一致持肯定态度。

全国特种合成纤维信息中心主任罗益锋在其报告中指出:“日本三菱丽阳公司预测自2012年至2020年间世界碳纤维的需求将以年均15%的速率增长。”他认为未来碳纤维需求的主要牵引力来自其产业用途的不断扩展和成熟。

碳纤维的应用领域主要为航空航天、工业应用、体育休闲三大块,按照目前的产能分布,占比分别为15%、65%和20%。中国复合材料集团有限公司陈虹博士在会长分析了日本东丽的产品种类及基地布局,预测未来碳纤维应用领域中“工业应用”的比例增量最大。她指出:“到2020年,碳纤维在工业应用领域的平均增长率将达18%,超过行业整体平均水平的16%。”

碳纤维未来强劲的增长势头在业界早已达成共识,那么目前全球碳纤维产业现状如何呢?中国化学纤维工业协会副会长赵向东在会上针对碳纤维产业现状及发展情况做了主题报告。他指出:“当前,全球碳纤维产能已突破10万吨,在下游应用的牵引下还在不断扩大,国际碳纤维市场依然为日、美企业所垄断,但随着中国、土耳其、韩国和沙特等新兴国家碳纤维产业的崛起,市场份额有所减少。”同时他也预计“2020年全球碳纤维需求量将达到15万吨”。

产能慎言之

从10万到15万,这貌似并不多的需求增长量却吸引了全球碳纤维主要生产企业的目光。为抓住时机,提前布局,美日欧主要碳纤维厂家已开始扩大产能,新一轮的扩产热潮席卷而来,而其中日本东丽就是追逐碳纤维最为积极的践行者。

日前,日本东丽称,将在其子公司东丽塑料(中国)有限公司位于深圳的生产基地新设碳纤维树脂颗粒生产设备。该项目投资金额约2亿日元,年产能为2500吨,计划于2013年6月开始运作,这是东丽继体育用品和一般产业用产品价格恢复后的一项追进项目。罗益锋主任在此次的研讨会上也提到,“日本东丽预计未来飞机、汽车用压力容器和风力发电叶片等产业的碳纤维需求量也会逐步增加。”同时,东丽还在探讨适应笔记本电脑小型化、轻量化对碳纤维的需求增长。而此次东丽碳纤维树脂颗粒项目的主要应用领域正是相机、个人电脑等电子产品,轴承、齿轮等机械部件,高端家电等。

面对国外竞争对手的乘胜追击,中国的碳纤维产业也表现出了不甘落后的态度。近日吉林碳纤维公共应用研发服务平台在吉林经开区开建,该平台投资1,9亿元,占地3,32万平方米,拟建中试车间、孵化厂房、研发检测及综合服务中心等。平台建成后将为入驻的碳纤维企业提品展示、信息共享、企业孵化、融资等一体化服务。这一平台的建立将进一步推动我国碳纤维产业的发展。

然而,目前有媒体称国内碳纤维产业产能过剩,针对此说法中国化学纤维工业协会会长端小平在本次的研讨会匕特意指出:“对国内碳纤维产业产能过剩的说法应慎重,国内碳纤维实际产量还较小,大部分仍需进口,究其原因,一方面是因为自身产品质量有待提高,另一方面最主要的原因还是下游应用开发力度不够,与国外发达国家相比,我国碳纤维产业是幼稚产业,存在同质化发展,应当进行结构性调整,扩大自身产能,以替代大规模地进口。”

发展的眼光

目前国内,碳纤维已建产能共2万吨,陈虹博士指出,“现在的实际产量远不能满足国内需求,大部分依赖进口。”有数据显示,2013年1月国内碳纤维及制品进口总量达1054吨,较2012年12月增加225吨,环比增幅27,1%,而进口的碳纤维主要应用在航空航天等高端领域。本刊记者从前瞻产业研究院相关分析报告中也看到了这一点,目前我国碳纤维产品在应用上主要集中于低端领域,在碳纤维质量要求较高的航空航天等高端领域的应用比例较低,远远未达到国际平均水平。

技术水平的落后是导致我国碳纤维产品质量与进口产品之间差距的主要原因。本次研讨会上端小平会长在谈到发展中的技术来源时提到,国内企业一方面应加强与国外交流,寻找与国外发达国家合作的突破口,另一方面加强自主创新,保障国内碳纤维产业长久健康发展。

由于国内外新装置的陆续投产及国外增加对中国出口加重了国内碳纤维市场的压力,碳纤维市场未来的竞争无疑将愈加激烈,在面对国外严峻的竞争形势时,端会长指出:“国内相关企业要做好自身定位,不要过度悲观,近几年碳纤维产业的发展是卓有成效的,引起了国外的重视,迫使其主动调整发展战略,以求保持竞争优势,但与国外尚存的差距,不可能在短时间内缩小或消除,要用发展的眼光看待竞争对手,解决发展中遇到的瓶颈问题。”

蒋世成院士也对碳纤维的发展提出了建议:“在产业链建设方面,应加强整合资源,形成大型企业集团,提高自主创新和开发能力,通过行业协会的引导和国家相关政策的支持,扩大投入,形成规模化发展。”罗益锋主任表示:“国内碳纤维企业要在未来全球市场竞争中占有一席之地,必须构筑从原料、PAN原丝、碳纤维、预浸料、织物至CFRP制品和部件的全套产业链,以实现利润最大化。”

中国有句老话叫“明知山有虎,偏向虎山行”,在碳纤维的竞争格局中,美日欧无论从技术体系到产业链配套都超出国内的整体水平,但碳纤维是高性能纤维中的一个重要品种,是强国的重要标志,作为纺织大国的中国绝对不能,也不会轻言放弃。

碳纤维范文第6篇

【关键词】建筑结构;碳纤维;加固技术

在经济快速发展的时代,新工艺新设备的不断出现,一些建筑由于使用功能的改变,厂房升级改造,桥梁超负荷运行,增加荷载,导致原结构不满足安全实用要求,或原结构受到了一定程度的损坏,难以满足当前使用的需求,亟需进行维修、加固,经过加固处理后可以满足安全使用要求。结构的加固技术很多,根据结构构件的受力特性,选用合适的加固技术尤为重要。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固技术应用成熟,碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。

1 技术应用

目前我国大多数的建筑为钢筋混凝土建筑,建筑材料老化,施工缺陷,荷载增加导致了结构安全性不满足要求。碳纤维加固技术碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外,采用该工法,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。因此,碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注的应用。

1.1 材料特点

(1)抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍。

(2)重量轻,密度只有普通钢材的1/4。

(3)耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。

(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。

(5)适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。

1.2 适用范围

(1)碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。

(2)混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。

(3)隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。

(4)受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。

1.3 工艺原理

将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。

碳纤维复合材料安全性能指标

2 注意问题

碳纤维加固技术在应用过程中要根据其材料性能对加固构件进行加固。加固前需要具有相应资质的检测机构实测待加固构件的实际尺寸,强度及配筋情况并出具检测报告,不可按照图纸的尺寸,强度及配筋对构件进行加固。经过长时间的使用,钢构件表面被锈蚀,混凝土构件表面被碳化,钢筋被锈蚀,材料强度降低降级使用。

(1)一般情况按加固期30年考虑,到期后,若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常,可继续延期实用。

(2)承重结构加固用的碳纤维必须选用聚丙腈基小丝束纤维,严禁使用大纤维。

(3)碳纤维加固技术不能用于素混凝土构件及纵向受力钢筋配筋率低于最小配筋率的构件加固。

(4)被加固的混凝土结构构件现场实测强度等级不得低于C15。

(5)加固构件长期使用环境温度不得高于60度。

(6)按照检验程序检验碳纤维材料力学性能。

(7)碳纤维材料不能破损,避免阳光直射,雨林和浸水。

(8)碳纤维胶粘材料满足安全性能指标

(9)根据耐火要求对加固后碳纤维材料外表面进行防护处理。

3 结论

碳纤维加固是一种新型的结构加固技术,在越来越多的项目中得到应用,其优异的性能在混凝土结构加固中得到充分的应用,产品性能优越,施工简便,安全可靠。与传统的方法相比较,将产生巨大的经济效益,社会效益和环境效益。是未来结构加固中采用的不可或缺的新型材料,还有待于更广泛,深入的研究。

参考文献:

[1] GB/T 21490-2008,结构加固修复用碳纤维片材[S].

[2] GB50367-2006, 混凝土结构加固设计规范[S].

碳纤维范文第7篇

关键词:框架结构;抗震性能研究;水平低周反复试验;碳纤维布加固

目前已进行的碳纤维加固研究主要是针对简支梁、柱等单个构件及节点加固后的受力性能进行的研究[1-3],而加固震后严重损伤甚至破坏的钢筋混凝土框架的研究很少。本文针对1榀进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验最大承载力、形成机构体系的钢筋混凝土框架模型进行CFRP布加固,再进行水平低周反复荷载的试验至破坏。

1试验概况

1.1试件概况

图1为1榀按1:3的缩尺模型设计的钢筋混凝土框架,经模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,已达到最大承载力、形成机构体系。其裂缝分布如图2所示,其中,柱端裂缝最大宽度达3mm。

1.2加固方案设计

对图1所示的已严重损伤的框架KJ-1进行加固(加固后命名为KJ-1A),按照施工工艺[4],梁顶粘贴长800mm×宽50mm碳纤维布一层,弯剪区按100mm宽@100mm粘贴U型箍,裂缝处粘贴U型箍,加载点处粘贴2个U型箍。柱的两端均按100mm宽@100mm粘贴环形箍三道;柱上下端的内外侧在竖直方向粘贴长600mm×宽120mm的碳纤维布;为防止柱侧竖向碳纤维布在柱底剥离,在柱脚两侧基座上分别粘贴100mm宽的U型箍各一道。节点处粘贴水平方向长400mm×宽50mm,竖直方向长300mm×宽50mm的十字形碳纤维布。为防止水平碳纤维布与梁剥离,梁两端外伸部分均加100mm宽U型箍。试件加固如图3所示。

1.3加载方案设计

本试验加载装置如图4所示,采用力—位移混合控制的加载方法,先以力控制进行加载,屈服后改用位移控制[5]。采用底部剪力法计算各级多遇和罕遇水平地震作用,作为试验加载制度的依据。不同烈度的多遇及罕遇地震作用的等效荷载如表1所示。

2试验现象及结果分析

2.1试验现象

以2kN的水平荷载开始进行加载,加至6kN时左柱下端原结构裂缝处出现第一条宽度为0.05mm的裂缝,则加固后的开裂荷载为6kN。加至16kN时,在右柱节点处出现宽度0.3mm的裂缝,且此处钢筋屈服,柱顶最大位移8.2mm。然后改为由位移控制加载,位移加至6y时,左柱底裂缝宽度扩展为3.0mm,右柱底裂缝宽度扩展至2.5mm,此时,构件达到极限状态,对应的极限荷载为55.2kN,大于表1中9度罕遇地震作用的等效荷载。反向加至-6y时,左柱顶裂缝宽度扩展至2.5mm,右柱顶裂缝宽度扩展至3mm,此时,柱底部碳纤维布起鼓,试件达到强度极限,荷载呈下降趋势。

2.2试验结果分析

2.2.1KJ-1A滞回曲线

KJ-1A的滞回曲线如图6所示。刚开始加载循环,荷载—位移曲线近似为直线,滞回环面积较小。钢筋屈服后,由于加载位移幅值的增大及循环次数的增多,试件的滞回环面积增大,呈梭形,滞回曲线向位移轴靠拢,位移增长速率大于荷载增长速率,说明经碳纤维布加固后,严重损伤的钢筋混凝土框架仍具有较好的抗震耗能能力。

2.2.2KJ-1A骨架曲线

由图6所示的滞回曲线中各环峰值,得到骨架曲线,如图7所示。开裂前,骨架曲线较陡,基本呈线性。开裂后,曲线斜率减小,出现第一个转折点。钢筋屈服时,曲线的斜率进一步减小,曲线出现第二个转折点,位移的增长速率明显大于荷载的增长速率,反映出一定的刚度退化。达到极限荷载后,曲线呈下降趋势,承载力退化,刚度退化更加明显;试件在达到极限荷载后,荷载缓慢下降,且在荷载下降到极限荷载的85%时,试件仍具有一定的变形能力,说明试件延性良好。

图8为右柱柱底竖向碳纤维布的滞回曲线,钢筋屈服前,柱底纵向碳纤维布应变较小,屈服后,改为由位移控制加载,随着加载位移幅值的增大及循环次数的增多,碳纤维布应变也加快增加,说明碳纤维布粘接性能良好。在碳纤维布其被拉到极限拉应变前,卸载后应变基本可以全部恢复,原因是碳纤维布为弹性材料;试件破坏时,碳纤维布被剥离,未达到极限拉应变。图9为框架节点处竖向碳纤维布的滞回曲线,节点处的碳纤维布在正反向加载时,均处于受拉状态,钢筋屈服后,滞回环趋于丰满,面积明显增大,说明节点处碳纤维布能较好地抵抗地震作用,并具有较好的耗能能力。

3结论

1)钢筋屈服后,试件滞回曲线的滞回环面积增大,曲线向位移轴靠拢,位移增长速率大于荷载增长速率,说明经碳纤维布加固后,严重损伤的钢筋混凝土框架仍具有较好的抗震耗能能力。

2)钢筋屈服时,试件的骨架曲线的斜率进一步减小,位移的增长速率明显大于荷载的增长速率,反映出一定的刚度退化。达到极限荷载后,骨架曲线呈下降趋势,承载力退化,刚度退化更加明显;但荷载缓慢下降,且在荷载下降到极限荷载的85%时,试件仍具有一定的变形能力,说明试件延性良好。

3)节点处的碳纤维布在正反向加载时,均处于受拉状态,钢筋屈服后,滞回环趋于丰满,面积明显增大,说明节点处碳纤维布能较好地抵抗地震作用,并具有较好的耗能能力。

碳纤维范文第8篇

雪铁龙计划推DS6车型

雪铁龙正在计划推出DS6车型,新车最快将于2015年秋季亮相,售价36,000欧元起。新车上市后将与奥迪A6,宝马5系和奔驰E级等车型直接竞争。据悉 DS6 约五米长,有望配备抬头显示器,信息娱乐系统和四区域空调控制系统。动力将包括涡轮增压四缸汽油发动机和柴油发动机。此外,还可能配备混合动力系统。

日产三菱合作微型车上市

日产汽车和三菱汽车共同研发的微型车――DAYZ ROOX近日在日本上市。这款微型车属于超高旅行车,主要针对的客户是育儿的年轻主妇。这款车车身较高,车内非常宽敞,主妇们可以在车内为孩子更换衣物,相当于一个“微型房车”。此外,该车还配备了远程感应车门,即使双手提着东西也可以方便开关车门。

宝马推出首款前驱车

宝马集团正式公开新MPV宝马2系Active Tourer,该车成为宝马品牌首款前轮驱动车型,将于今年3月在日内瓦车展上亮相。2系将于下半年在欧洲发售,2015年初登陆美国。宝马向来以强调驾驶运动性能的后驱车闻名,这款车的出现被视为对宝马传统价值的背离。不过宝马研发负责人Herbert Diess强调后驱仍是未来的主要方向,其披露,涵盖MINI品牌,宝马集团未来将推出30款后驱车和15款前驱车。

奇瑞巴西工厂7月正式投产

奇瑞在南美洲的发展进程又向前迈进了一步。据巴西媒体日前报道,中国奇瑞汽车在当地的整车厂将于今年7月正式投产,产品包括QQ和风云。奇瑞巴西CEO路易・居里称,今年在巴西销量将超过3万辆,几款主力车型将各自取得增长,其中QQ销量最高,预计全年销量将达10,000辆。

北汽将推高端电动汽车

北汽集团近日与美国新能源公司Atieva签署了股份认购协议,北汽集团将收购Atieva公司25.02%的股份,以提升旗下新能源汽车的设计、研发和制造的能力。未来北汽的规划是与Atieva公司合作开发一款高端新能源乘用车,这款车将与奥迪A6L同一级别。如果该目标能够顺利实现的话,这款车将成为国内首款高端电动车。

奥迪S1 MT配置

近日,奥迪透露了S家族新成员S1的图片及相关消息。尽管是S家族里最小的成员,但毕竟是加了“S”的,看点多多。相比普通A1,S1看起来更加凶狠,尾部变化更明显,全LED尾灯引人注意,双边四出排气,复杂化的下扰流器,双片式上扰流板,基本都是“S”的标配。它搭载的是2.0TFSI发动机,以及Quattro四驱系统和六挡手动变速箱。目前公布的S1有三门和五门Sportback两种车型,官方公布的两种车型的0-100km/h加速时间为三门版对应5.8秒,五门版对应5.9秒。

腾势量产车将于年内上市

腾势是比亚迪与戴姆勒合资双方共同打造的新能源汽车品牌,腾势量产车将于今年北京车展上亮相,并于今年年内上市。新车上市后,厂家还会提供配套的快速充电设备以及手机APP程序,有了这套设备,车主就可以选择在家、办公场所或兼容的公共充电站进行充电,通过APP应用还可以随时随地监控车辆的充电情况,并接收相关提示。

Ermini将在日内瓦推新跑车

碳纤维范文第9篇

【关键词】裂缝 修补 碳纤维

前言:某高速公路项目某桥梁上部构造施工完成后在做桥梁荷载试验,试验后检查发现发现该桥一片40米预制T梁底部出现纵向裂缝,缝宽约为0.18mm,缝长约为8米。(见下图)经检查并查阅该片T梁的原始施工资料,包括张拉、压浆原始施工记录,该T梁预应力施工部分均控制到位,无异常情况。经现场比对,确定裂缝的产生是由于T梁马蹄底部钢筋保护层太薄而引起。

经与业主、设计单位、监理单位协商,项目部就以上情况决定采用“环氧树脂砂浆法”和“碳纤维片材粘贴法”两种方法之一进行梁体加固。由于裂缝只在T梁底部表面砂浆层深度较浅,如果采用“环氧树脂砂浆法”则填充的环氧砂浆太薄,加固效果不明显,经对比决定采用“碳纤维片材粘贴法”。

1、产品介绍

TH系列碳纤维片材和芳纶纤维片材粘贴专用胶是基于国际先进化工制造技术的高强度环氧树脂。通过其对碳纤维片材和芳纶纤维片材的良好渗透性及牢固的粘贴力,实现坚固耐久的粘贴,使碳纤维片材和芳纶纤维片材能够充分发挥其加固作用,确保加固效果。 TH系列碳纤维片材粘贴专用胶,按其使用用途区分为底胶(TH-PRIMER)、找平胶(TH-PUTTY)及浸渍胶(TH-RESIN)三种;按其种类分为常温型(-S)和低温型(-w)。

2、性能指标

3、主要特点

TH系列纤维复合材配套胶由三种不同成份的高强度环氧树脂组成,即TH-PRIMER底胶,TH-PUTTY找平胶及TH-RESIN浸渍胶。各种胶的特点如下:

TH-PRIMER(底胶)为双组份、纯液态、非亲水性改性环氧高分子聚合物,对混凝土有极强的渗透性,能使混凝土表面形成高强的硬化层,与TH-PUTTY找平胶有良好的接续强度,有优异的综合机械强度,耐腐蚀,防水。 TH-PUTTY(找平胶)为双组份、高触变、非亲水性环氧高分子聚合物,它与(低胶)和(浸渍胶)有极强的粘结性,具有良好的韧性、抗交变载荷,防腐蚀,耐磨损。 TH-RESIN(浸渍胶)为双组份、非亲水性改性环氧高分子聚合物,对纤维复合材有极强的渗透性,有很高的综合机械强度,与找平胶有良好的接续强度。 浸渍胶具有独特的触变性,能确保纤维复合材初粘度,防止浸渍胶“流挂”和“悬珠”,施工质量高。

4、主要应用TH系列纤维复合材配套胶配合TU/TH CLOTH碳纤维片材和TH芳伦纤维片材,

使用可用于各类混凝土结构加固工程。

TH-PRIMER底胶用于增强粘贴碳纤维片材的混凝土基层硬度和强度。TH-PUTTY找平胶用于补平粘贴纤维复合材的混疑土裂缝、缺失及不平整的

部位,保证碳纤维粘贴平顺,防止出现“空毂”等施工质量问题。TH-RESIN浸渍胶主要用于纤维复合材的浸润,保证纤维复合材在混凝土基

面的粘贴强度。

5、施工方法

粘贴纤维复合材需要TH-PRIMER(底胶)、TH-PUTTY(找平胶)和TH-RESIN(浸渍胶)配套使用,才能保证粘贴的纤维复合材达到设计的强度。 5.1基面处理 (1)用钢刷,角磨机去除施工表面的泥浆和残渣,清理结构表面的破损和残缺。 (2)检查施工表面的结构裂变逢,对0.2mm以上裂缝进行灌胶修补。 (3)将施工表面凸出部分打磨平整,角隅部位要打磨成直经大于20mm的圆角。 (4)用压缩空气清除施工表面灰尘。若有油污,可用有机溶剂清洗。 5.2强化基础 (1)用专用开罐刀将TH-PRIMER(底胶)主剂和硬化剂的罐盖打开,按规定比例配胶,充分混合。一次调胶量应在可使用时间内用完。 (2)用涂胶辊或毛刷将TH-PRIMER(底胶)涂刷在施工基础表面,充分浸胶,但不充许胶液流淌。 (3)待底胶指触干燥后再进行下道工序。 5.3修平基础 (1)用专用开罐刀将TH-PUTTY(找平胶)主剂和硬化剂罐盖打开,按规定比例配胶,充分混合。一次调胶量应在可使用时间内用完。 (2)用TH-PUTTY(找平胶)修补凹凸不平的基础表面。待找平胶硬化后,用砂纸打磨,使基础表面平整。。

6、实例应用

由于上述案例修补的是T梁底部裂缝,表面比较平整不需要找平,所以未使用找平胶。具体案例中施工步骤及图例如下:

6.1、打磨表面,用手砂轮把要修补范围表面打毛,便于底角与表面接触良好。

6.2、按照比例主胶比硬化剂2比1比例调匀打底胶,均匀涂刷在裂缝处表面。

6.3、等涂刷在表面的打底胶用手触摸时成拉丝状时(大约2.5小时左右),再调好浸渍胶均匀涂刷在打底胶上,把碳纤维片材贴在表面,用刮板刮抹挤出气泡,确保碳纤维片材紧贴在梁底。(两层浸渍胶两层碳纤维)

6.4、待二层碳纤维贴好后表面浸渍胶快干时(约2小时)再用白水泥与黑水泥按2比1比例用107胶水调好涂在碳纤维表面做封层,既保护碳纤维又调整了梁底颜色。

碳纤维范文第10篇

下周从市场整个走势来看,大盘没有多大风险,5个交易日出现大阴线下跌的可能性几乎没有,市场会在盘整中出现新的一轮上涨行情。从近期连续的几周行情来看,市场的石化板块蓝筹行情比较明显,泰山石油和龙宇燃油的行情基本确认。尽管,中国石化、中国联通、中国铝业等蓝筹都在蠢蠢欲动,但是,整个一线蓝筹行情还没有大面积启动,市场当中的创业板中小板热点行情不会就此偃旗息鼓,还有一些热点行情会启动。

今日就首先和大家分享一下养老概念股:

尽管从2013年开始,国家一些政策大力发展多层次社会保障体系,为应对人口老龄化高峰提供制度和资金保障。但股市中真正养老概念行情是去年9月才出现,在未来持续发展当中,养老概念还有机会可寻,可关注以下个股:

奥维通信(002231):2012年10月,公司独家出资200万元组件南京奥维居家养老云服务中心, 2013年4月公司独家出资100万元组建天津市虚拟养老服务中心,同时,该公司是无线电通信设备制造行业龙头,即使养老概念没有可做,而其主业的通信设备还是值得期待的,建议该股在8.50元以下进场,止损价8.30元,建议做短线。

东软集团(600718):公司在2014年有望在新建养老社区推出“智能养老”系统,这是一种智能养老的概念,借组射频传感技术,向子女监护人传递老人的家居生活状况、运动质量、身体指标等数据,目前产品的相关验证工作已经完成。目前,已经有几千家医院是该公司的客户,建议该股在目前的价格重点关注,止损价:15.00元。

除了养老概念以外,市场近期的“碳纤维”概念非常活跃,而这个概念也是大多数散户忽略的。2005年,全球碳纤维市场仅为9亿美元,而2013年却超过100亿美元,预计到2022年有望达到400亿美元,碳纤维复合材料的应用也将进入全新的时代。近年来国内碳纤维市场发展相对较为缓慢,预计未来几年,随着供应量的提升以及宏观经济的整体向好,我国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。

受此影响,在我们A股市场当中,要注意以下两只个股:

中钢吉炭(000928):公司是全国最大的综合性碳素品生产企业,目前股价在10.00元以下高度关注,止损价:8.70元。

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