碳纤维,你真的了解吗?

2017-06-09 14:44来源:重庆永仁建筑结构加固有限公司作者:永仁加固网址:http://cqyrjg.cn
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作为加固人肯定对碳纤维布不会陌生,对于碳纤维布的用法、用途以及其各种力学性质和适用范围都了如指掌,但是知道这些信息,就真的了解碳纤维布和碳纤维吗?这就不得而知了,今天卡本带你走进碳纤维的世界,让你全方位了解真正的碳纤维。



碳纤维简称CF,是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。且碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。


在工程中我们常问某某碳纤维布是用多少K的碳纤维原丝编制而成,那么这个字母k代表了什么你知道吗?k数表示碳纤维丝束中单丝的数量,3K就表示一束碳纤维原丝中有3000根碳纤维原丝;且根据碳原丝数量的不同将其分为1—24k的小丝束和48k及以上的大丝束碳纤维原丝。相比小丝束碳纤维原丝来说,大丝束碳纤维原丝在制作板材等结构时,丝束不宜展开,导致单层厚度增加,不利于结构设计。



此外,大丝束碳纤维粘连、断丝等现象更多,这样会使强度、刚度受影响,性能有所降低,性能的分散性也会较大。而且我们结构加固工程中GB50728-2010对碳纤维布的K数有明确的要求。


除此之外碳纤维原丝还分为T开头和M开头两种种类,其中T开头的碳纤维原丝一高抗拉强度著称,T300系列的抗拉强度为3530MPa,T700就达到了4900MPa,至于T1000更是高达6370MPa,根据规范要求现在市面上的碳纤维布加固材料一般都由12k的T700型碳纤维原丝编制而成。



相对于T型号的碳纤维原丝来说,M开头的碳纤维原丝其弹性模量较高,这时候大家或许就会疑惑不是说碳纤维本身不就是高抗拉强度、高弹性模量的材料么,为什么还会有这种说法。因为我们再说碳纤维“两高”的时候是相对于别的材料来说的,比如钢筋;且这两个值是相对的,当我们在追求了材料的高抗拉强度,就是会损失一部分弹性模量,正所谓鱼和熊掌不可兼得。


说了这么多碳纤维原丝的抗拉强度问题,那么采用碳纤维原丝编制而成的碳纤维布抗拉强度又是如何呢?



以采用T700原丝编制而成的卡本碳纤维布为例:卡本碳纤维布各项力学性能均远超规范标准,在实验中测得其抗拉强度已达到3800MPa—4000MPa。


文中提到的T700型号的碳纤维原丝抗拉强度为4900MPa,而卡本碳纤维布的强度为4000MPa,与原材有一定差距,如何解释这一现象?


从原丝角度来看,其碳纤维含量还达不到理想水平100%,因此从原材来说就达不到理论4900MPa;从碳布编制工艺来说,碳布丝束与丝束之间存在空隙,也是碳布强度达不到理论强度的原因之一。


碳纤维布和芳纶纤维布


通过卡本研发人员攻关,卡本碳纤维布抗拉强度已达到业内领先水平,较高的抗拉强度可为结构在加固施工过程中留有大量的安全储备,以保障结构安全。说了这么多,关于碳纤维,你懂了吗?