碳纤维材料与其他加固材料相比的五点优势

shelly

原文转自：http://www.tf-frp.com

   碳纤维材料去其他加固材料相比，有很多优势，现在主要针对以下五个方面来介绍碳纤维材料的优势。

    1、抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。
    2、弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。
    3、疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
    4、重量：约为钢材的五分之一。
    5、与碳纤维板的比较：碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面，而板材更适用于规则构件表面。此外，由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如片材。

lian198209

好，学习了，谢谢

随风逝去

1.碳纤维的力学特性
碳纤维的模量随碳化过程处理温度的提高而提高，这是因为随碳化温度升高，结晶区长大，碳六圆环规整排列区域扩大，结晶取向度提高，所以纤维模量提高。
经2500℃高温处理（也可称作石墨化处理）后，称高模量碳纤维（或石墨纤维）----I型碳纤维。其弹性模量可达4～6×106℃ kg/cm2其断裂伸长率最低可达0.5%。
碳纤维的强度随处理温度升高，在1300℃～1700℃范围内，强度出现最高值，超过1700℃后处理，强度反而下降，这是由于纤维内部的缺陷增多、增大所造成的。碳纤维的强度与其内部缺陷有关，可通过测试不同长度纤维的拉伸强度得到证实，被测纤维越长，内部缺陷出现的几率也越大，因而强度越低。
在㎏1300℃～1700℃范围内处理的碳纤维称高强度碳纤维，或称II型碳纤维。
碳纤维的拉伸破坏方式属脆性破坏，即在拉断前没有明显的塑性变形，这一点与玻璃纤维相似，然而其断裂伸长率比玻璃纤维的小。
高模量碳纤维的断裂伸长率约为0.5%；高强度碳纤维的约为1%；玻璃纤维的约为2.6%；而环氧树脂的约为1.7%，所以碳纤维复合材料的强度能得到充分的发挥。
碳纤维的弹性模量高于玻璃纤维，所以碳纤维复合材料在相同外载荷作用下，应变较小，其制件的刚度比玻璃纤维复合材料制件的高。
此外，碳纤维与基体材料的粘接力比玻璃纤维差，所以碳纤维复合材料的层间剪切强度较低。
2.碳纤维的物理特性
碳纤维的导热系数较高，但随温度升高有减小的趋势。碳纤维复合材料纤维轴向的导热系数为0.04卡/秒•厘米•℃；垂直纤维向的导热系数为0.002卡/秒•厘米•℃。
碳纤维的线膨胀系数具有负的温度效应，即随温度的升高，碳纤维有收缩的趋势。碳纤维的线膨胀系数沿纤维轴向约为：-0.072×10-8～0.9×10-6/℃；垂直纤维轴向约为22×10-6～32×10-6/℃，而基体树脂的线膨胀系数约为：45×10-6/℃，二者之间相差较大，所以碳纤维复合材料在固化后冷却过速，或经受高低温度变化时易产生裂纹。
碳纤维的比重取决于原料的性质及热处理条件，如：PAN基碳纤维经1000℃处理后，比重为1.7g/cm3；经3000℃处理后，比重为2.01g/cm3。
此外，碳纤维具有自润滑性、摩擦系数较低、良好的导电性等特性。
3.碳纤维的化学特性
碳纤维的化学性能与块状碳的相似，在空气中，当温度高于400℃时，出现明显的氧化，氧化物以CO、CO2的形式从其表面散失，这个反应从200℃到900℃结束。在惰性气体中，即使温度超过2000℃碳纤维仍具有承载能力。
碳纤维除了能被强氧化剂氧化外，一般的酸碱对它作用很小，比玻璃纤维具有更好的耐腐蚀性。将碳纤维置于一些酸溶液中浸泡20天后，测量其弹性模量、拉伸强度及直径，发现：在浓度50%的盐酸、硫酸及磷酸中浸泡后均无变化；在浓度50%的硝酸中浸泡后直径略有增大；在浓度50%的次氯酸中浸泡后直径略为减小。
此外，碳纤维还具有耐油、抗辐射以及减速中子运动等特性。
碳纤维与树脂胶粘剂的粘接能力比玻璃纤维差，所以碳纤维复合材料的层间剪切强度较低。这是目前碳纤维使用中的缺点之一。

shijianren

好资料，学习一下

niuhaid

学习了，谢谢

kabor

谢谢，学习一下

zhangspi

谢谢！