加固用纤维材料概述-凯时人生就是博首页

纤维复合材料作为结构补强材料主要采用纤维片材修补、补强形式。所谓连续纤维片材修补、补强是指在现有混凝土结构物的表面用树脂粘合剂粘贴定向排列的连续纤维片材，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的一种结构外部加固技术。通常使用的纤维是碳纤维（含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性）和芳纶（芳纶纤维主要包括间位芳纶（芳纶1313）和对位芳纶（芳纶1414）间位芳纶具有突出的耐高温性、绝缘性和阻燃性。对位芳纶具有高强度、高模量的特点）。碳纤维适合钢筋混疑土建筑物结构变更、使用荷重增加、强度不足、抑制裂缝延长等的加固维修工程；芳纶柔韧性好，更适合缠绕修补、增强柱状结构等。纤维复合材料的特点：

1、材料性能的可设计性

纤维复合材料作为结构材料应用时，由于其是基体材料和增强材料等组分材料的组合，既可保持原组分材料的某些特点，又能发挥组合后的新特性，且可根据结构需要进行设计，以满足单一材料无法达到的性能要求。

2、高的比强度和比刚度

一些纤维复合材料，如碳纤维 t300/ 环氧树脂 5208 的比强度是铝材的 6.3 倍钢材的 5 倍，比刚度为铝材的 4.16 倍，因此纤维复合材料是一类轻质高强建筑材料。

3、抗疲劳性能好

一般金属的疲劳强度为拉伸强度的 40% ～ 50%，而某些纤维复合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的 70% ～ 80%，具有良好的抗疲劳性能。

4、良好的抗化学反应和化学腐蚀性

传统建筑材料如钢筋等不耐腐蚀，尤其在近海工程中，较易与工程周围的空气、海水以及污水中的化学物质发生反应，使土木工程不能发挥应有的作用而引起巨大的损失，而大部分纤维复合材料是优良的耐腐蚀材料，用其制作的设备或构件一般具有良好的耐酸、碱、盐等化学介质侵蚀的能力。

5、良好的抗震性能

纤维复合材料相对传统建筑材料自振频率甚高，不易出现共振，且在通常加载速度和频率条件下不容易出现因共振而快速脆断的现象；同时因为其存在大量的界面，振动阻尼性也很大，一旦激起振动，衰减也快。

6、过载安全性好

在纤维复合材料中，由于有大量独立的纤维，当过载时复合材料中即使有少量纤维断裂，载荷都会迅速重新分配到未被损坏的纤维上，不至于造成土木建筑工程中的构件在瞬间丧失承载能力而断裂。

7、高美学欣赏性

纤维复合材料组分中的材料纤维是柔软的，树脂是可以流动的，其产品的形状几乎不受限制，还可以任意着色，从而达到结构型式和材料美学的高度统一。

8、结构功能 / 智能化

在土木建筑工程中应用智能纤维材料，还可以使结构具有一定的智能功能。例如美国人在建筑物中使用智能复合材料制作的梁，在热电控制下，能像人的肌肉纤维一样产生形状和张力的变化，从而根据建筑物受到的振动改变梁固有刚性和固有振动频率，减小振幅，使框架结构的寿命大大延长，达到了建筑物结构噪声与振动的主动控制。