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碳纤维双向布结构与材料简述

随着我国商业经济的发展，人们的物质生活水平也在不断提高，然而越来越快的生活和工作节奏也给人们带来了或大或小的压力。碳纤维是一种力学性能十分优异的纤维材料，主要体现在其比重不到钢材的四分之一，拉伸强度在3500Mpa以上。于是更多的人选择利用运动来舒缓自己的身心，排解自己的压力，使体育行业得到了的繁荣。然而，现代竞技体育发展对体育器材的改进与研制的要求也提上日程。

碳纤维双向布是以碳纤维为基体材料，以棉花为辅助材料，经经线编织工艺处理形成的一种新型复合材料。（2）使用前必须观察好环境、实际温度和熟悉工艺条件才能进行胶的试验调制，才能确定佳配置比例。碳纤维提供了碳纤维双向布所需要的高强度，棉线使碳纤维纱线固定不脱落，编织成安正的碳纤维双向布，提高稳定性。双向碳纤维布主要以碳纤维为基体材料，以棉线为辅助材料，经引纱、经纬线编织、预成型、裁剪等处理制造而成。

碳纤维是含碳量在90%以上的纤维材料，是由有机纤维原丝在1000℃以上的高温碳化形成。与其他芳纶纤维、玻璃纤维不同，碳纤维具有明显的各向异性，柔软可加工性。碳纤维是一种力学性能十分优异的纤维材料，主要体现在其比重不到钢材的四分之一，拉伸强度在3500Mpa以上。此外碳纤维还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳、耐蠕变性、导电性、导热性、小比重和热膨胀系数小的优良性能。与其他芳纶纤维、玻璃纤维不同，碳纤维具有明显的各向异性，柔软可加工性。

预应力碳纤维布加固原理

1、预应力碳纤维布加固方法

预应力纤维布加固系统由三部分组成：锚具、碳纤维布、碳纤维胶。其工作原理是将纤维布张拉至设计值，用粘结材料将其粘贴到混凝土板梁的受拉面，使其与混凝土结构共同受力利用碳纤维材料良好的抗拉强度，达到增强构件承载能力及强度的目的。

2、预应力碳纤维布施工工艺

（1）施工准备：在加固表面按照设计施工放样，准确确定预应力碳纤维布和两端锚具位置。放样采取钢尺***，根据支座位子确定实际钻孔以及混凝土清理位置。

（2）混凝土粘贴表面处理：桥梁钢筋混凝土结构长期直接暴露在头一定湿度的空气中，在粘贴碳纤维布加固施工中，需打凿掉脆化疏松层，提高粘结力。对混凝土粘贴面的脆化疏松层，应采用硬质金刚石磨轮打磨掉且完全露出新面，并用钢丝刷清楚输送浮层。为了保证预应力碳纤维布与混凝土之间的设计间隙，实现碳纤维布受力张拉时平直均衡无阻碍，对混凝土高凸面应采用金刚石打磨片打磨，对混凝土低凹面应采用环氧修补胶修补。任何一种加固方法都不是,碳纤维加固与粘钢加固是在原构件基础上进行的，原结构的截面尺寸、配筋、混凝土强度等级限制了发挥作用的程度。假如粘贴时混凝土湿度较大，对混凝土粘贴面尚须进行人工干燥处理。

（3）钻植胶锚螺栓：施工放线次啊要钢筋探测仪标定螺栓钻孔位置，假如遇到钢筋需移位，应通知技术人员记录编号，并安排现场修整支座板安装孔。采用电锤钻孔时应保证钻孔中心线与混凝土梁面垂直，钻孔中心位置偏差不超过3mm。在锚固底座对应位置埋入配套的高强螺栓，将锚固底座安装上去并用配套螺母固定。采用化学胶管或植筋胶植入螺栓时，应保证孔内胶液饱满且螺栓垂直于梁面。

（4）安装锚具支座与预应力碳纤维布：将锚固板安装至张拉板上，调整张拉钢板，使碳纤维布的纵向轴线通过锚具中线，以保证碳纤维布截面内力分布均匀。待调整好平整度后，将碳纤维布的两端固定在锚固板上，取下另一段的锚固板，放置在干净的塑料布上，以便于在梁上涂刷浸渍胶。同时具有抗高温、抗磨蚀、抗震、耐化学***性，耐热，耐低温等性能，这就意味着建筑结构的耐腐蚀性及耐久性大大提高。将配置好的浸渍胶均匀涂刷在构件的粘贴面，应保证涂刷厚度均匀。

（5）张拉预应力碳纤维布与压紧条安装：将锚固板安装在构件的另一端的张拉板上，轴承压在锚固板上，安装千斤顶并调整处于水平位置，加压张拉至设计张拉应力值的15%，刻录锚具张拉移动起始线。加压张拉至设计张拉应力值的30%，检测锚行程位移是否对应预张拉时的刻录线。分段加压张拉至设计张拉应力值的50%、70%、90%、，检测锚具行程位移是否满足理论伸长量的要求，按规范要求张拉端锚具行程位移与理论伸长量误差应不大于±6%。加压或减压时，千斤顶行程速度应控制在20mm/分钟以内，严禁快速冲、放千斤顶行程。双层预应力碳纤维板加固施工工艺预应力碳纤维板加固系统由三部分组成：锚具、碳纤维板、结构胶。所有张拉都应在碳布胶适用期内完成。当张拉应力值和张拉端锚具行程位移满足要求后，将拉杆上面的锁固螺栓扭紧到位，使锚固端的碳纤维布与混凝土梁表面紧密结合，停顿5分钟没有其他异常情况后在碳纤维布表面再刷一层浸渍胶，使碳纤维布完全被树脂浸润，并用刷子沿纤维方向挤压，除去碳纤维下面的水泡。随后在锚固区域粘贴附加锚固U型箍或压条，压紧条安装时需与混凝土面保持1cm左右的缝隙以防止剥离***，之后拆除千斤顶和锚具张拉支架。

（6）固化养护与拆卸夹具：应碳纤维布在施工环境温度和材料特性合理控制固化时间，当施工环境温度低于25℃时，固化时间相对延长。在浸渍胶凝固后，检查碳纤维布的粘贴质量，在构件上覆盖一层塑料薄膜，养护后松开张拉机具，裁除多余的碳纤维布，将张拉机具卸除。（二）碳纤维材料特性碳纤维增强塑料是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而制成的，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。

增大截面加固法

　　增大截面法用于提高柱的抗压能力。加固柱应根据柱的类型、截面形式、所处位置及受力情况等的不同，采取相应的加固构造方式。新增纵向受力钢筋应由计算确定，但直径不应小于14mm。钢筋在加固楼层范围内应通长布置。纵筋布置以不与梁相交为宜，若相交则应采用植筋技术锚固于梁中，且应满足植筋的相关要求。纵向受力钢筋上下两端都应有可靠的锚固。纵筋下端应伸入基础，满足锚固要求。当然，如果与其他加固方法结合采用，如增大截面、受压区加固，还能在更大程度上提高承载力。上端应穿过楼板与上层柱连接或者在屋面板处封顶锚固。新增箍筋应使新旧两部分整体工作，箍筋直径宜与原箍筋相同，且不应小于8mm。箍筋在规定的范围内应加密，其间距和加密区范围应满足相关规范。新增混凝土强度等级应比原柱提高一级，且不应低于C25。

　　外粘型钢加固法

　　外粘型钢加固法用于大幅提高柱截面承载力和抗震能力。该方法应根据柱的类型、截面形式、所处位置以及受力情况等的不同，采用相应的加固构造方式。柱的纵向受力角钢应由计算确定，但不应小于L75*5。角钢在加固楼层范围内应通长布置。2、环氧树脂玄武岩纤维板在桥梁加固应用概况环氧树脂玄武岩纤维板的低密度、高强度、耐久性好、耐酸碱化学腐蚀性能强、抗压抗剪强度大这些优异性能都决定了环氧树脂玄武岩纤维板将在桥梁结构的加固补强中得到广泛应用。纵向角钢应有可靠锚固，角钢下端应锚固于基础，中间应穿过各楼层板，上端应伸至加固层的上一层楼板底或锚固于屋面顶板上。沿柱轴线方向应隔一定距离用扁钢制作箍板或者缀板与角钢进行焊接。箍板截面积、间距以及角钢胶缝间距与梁加固一致。

　　碳纤维布加固法

　　碳纤维布加固是砌体结构采用纤维增强材料粘贴加固，是一种比较新型的加固方法，作用是纤维材料在加固结构中承担拉应力，改善构件的受力状态，限制裂缝的产生和发展。

　　碳纤维布加固技术是利用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面，形成复合结构，CFRP通过与混凝土之间协同工作，对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。

　　通过碳纤维布加固，能有效改善结构状态（减少变形、降低原有结构应力、减少裂缝）