碳纤维研制和应用可以追溯到1850年的碳素灯丝,此后的研究应用一直处于停滞状态,到上世纪五十年代随着工业技术的发展和军事工业的要求,碳纤维的研制和生产,相继解决了原丝的选择和高温碳化的工业生产工艺,使碳纤维应用才进入到一个新阶段 。首先是在航空航天等军事领域的应用,逐步扩展到高级民用工业,而真正用于建筑工程结构加固也就只有近十多来年的历史 。
碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高温高压下才能熔融,不可能直接从碳元素制取碳纤维,理论上任何有机纤维经碳化后均可制成碳纤维,实际上目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯腈纤维(PAN)和中间相沥青,各国生产碳纤维主要是以聚丙烯腈纤维为原料,经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝(直径5~10μm),提高单丝强度,使一定量纤维的表面积增大很多,更利于加强与树脂胶的结合 。
过去制约碳纤维加固技术应用的因素之一是原丝和成品的价格,刚研制成功时每公斤的碳纤维原丝价在1000美元以上,当前已降至30美元以下碳纤原丝产量最高的国家仍是日本和美国,而以碳纤布商品进入中国大陆市场的则有日本、法国、瑞士和台湾等地的产品,用进口原丝加工编织的国产碳纤布亦开始进入市场,市场竞争日趋激烈,价格正在逐渐下降 。
应用:碳纤维成品在土木工程中应用主要有纤维布、纤维板、棒材、型材、短纤维等,各有不同的使用范围,而当前加固工程中用量最大和最普遍的还是碳纤维布(片),碳纤维布常用的规格是200g/m2和300g/m2,厚度分别是0.111mm和0.167mm碳纤维复合板厚度一般为1.2~1.4mm,由3~4层碳纤布经过树脂浸渍固化而成,主要用于梁、板的加固,用纤维板加固的结构,外形规整,施工简便,但原材单价较高,国内使用尚不普及 。
高性能碳纤维布的最主要指标仍是其强度、d性模量和断裂伸长.一般抗拉强度都在3500 Mpa 以上,d模在230000 Mpa 以上, 伸长率在1.4%以上,结构加固主要是利用碳纤维的高抗拉性能,广泛用于钢筋混凝土结构的梁、板、柱和构架的节点加固,也很适合用于古建筑物或砌体结构的维修加固,恢复和提高结构的承载能力和抗裂性能,国内外成功的应用实例已不胜枚举 。1995年日本板神大地震和台湾大地震后之后,碳纤维作为耐震补强材料和技术的地位得到了进一步的发展和确定 。
近年来在国内不少高等院校、科研部门、和各大设计院参与到对碳纤维的应用和研究,目前国家还没有颁布正式的设计和施工规范,在建设部确定的研究项目中,已包括有“纤维增强复合材料(FRP)用于城......>>
问题十：碳纤维是什么材料？碳纤维属于高分子材料，是目前材料领域强度最高的一种材料 ， 强度达4900MPa以上，是普通钢强度的10倍以上 ， 同时具有良好的导电、耐酸碱、耐高温、X射线透过率等诸多优良特性的材料 。
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