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芳綸纖維與碳纖維性能比較

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芳綸纖維增強(qiáng)乙稀基樹脂  玻璃鋼料盒


a、芳綸纖維不導(dǎo)電(碳纖維導(dǎo)電),因此在地鐵、工業(yè)廠房等結(jié)構(gòu)中使用碳纖維就有很大的局限性甚至禁入性,此外,碳纖維用于混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),務(wù)必與鋼筋隔離以防電化學(xué)腐蝕,而使用芳綸纖維則不受限此限制。

b、碳纖維布的抗剪強(qiáng)度較低,易折斷,這使得施工時(shí)倒角處理要求較高,倒角半徑不小于20mm,而芳綸纖維僅需10mm即可。

c、碳纖維的高彈性模量使其能承受長期靜荷載,這是其最為突出的優(yōu)點(diǎn),而對于承受動載和局部沖擊作用則芳綸纖維更具競爭力。

d、碳纖維在用于限制梁的擾度時(shí)同芳綸纖維布相比具有一定優(yōu)勢,但在施工的可操作性方面芳綸纖維無疑是更適合的材料。

e、碳纖維加固后的破壞模式是脆性(結(jié)構(gòu)變形小,碳纖維布的極限延伸率小),沒有明顯征兆,因而作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),必須采用較大的安全系數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明,已破壞的素混凝土構(gòu)件用芳綸纖維布外包補(bǔ)強(qiáng)后,再次加載,其破壞過程依然是塑性的。五角大樓晚塌35分鐘,凱夫拉纖維功不可沒是一個(gè)極好的例證。作為延性補(bǔ)強(qiáng),芳綸纖維材料是理想的材料。

兩種纖維材料性能詳細(xì)比較見表1


1 碳纖維和芳綸纖維材料特性比較


抗拉強(qiáng)度(Mpa

耐久性

紫外線能力

比重(g/cm3

彈性模量(Gpa

延伸率(%

破壞特點(diǎn)

是否導(dǎo)電

施工操作性

受力特點(diǎn)

碳纖維

3000

良好

良好

1.71.9

200240

1.4

脆性

導(dǎo)電

方便,倒角半徑大于20mm

高彈性模量使其能承受長期的靜載荷

芳綸纖維

2060

良好

良好

1.44

125

2.4

塑性

不導(dǎo)電

很方便,倒角半徑10mm左右

抗動載和局部沖擊

注意:上述兩種纖維的強(qiáng)度均為材料本身的強(qiáng)度,而不是纖維布的強(qiáng)度,具體纖維布的強(qiáng)度如下:

1)、碳纖維,0.11mm0.167mm為常用的兩種規(guī)格,強(qiáng)度3000MPa、由于碳纖維發(fā)生的是脆性破壞,破壞前沒有一點(diǎn)征兆,所以考慮的安全儲備系數(shù)一般為0.50.7,即能發(fā)揮的強(qiáng)度只有0.6×3000=1800MPa

2)、芳綸纖維,AFS-40AFS-60為常用的兩種規(guī)格,厚度分別為0.193mm0.286mm,強(qiáng)度2060MPa、由于芳綸纖維的韌性特別好,它的安全儲備系數(shù)一般為0.75—0.95,即它能發(fā)揮的強(qiáng)度有:0.85×2060=1751MPa

所以強(qiáng)度的有效值是相當(dāng)?shù)模祭w維加固后的構(gòu)件破壞形式為脆性破壞,使其比較適合于承受長期靜載荷的結(jié)構(gòu),而芳綸纖維的抗局部沖擊能力強(qiáng)(從早期的用于做防彈衣可以看出),因此比較適合于承受動載的構(gòu)件。

另外,我們知道FRP材料之所以用來加固,主要是在于纖維布浸透樹脂后,通過樹脂與混凝土間的很好的粘結(jié)能力來達(dá)到一種協(xié)調(diào)變形,共同承受載荷。由于芳綸布和樹脂同為有機(jī)材料,兩者之間的結(jié)合力很強(qiáng);而樹脂與無機(jī)材料碳纖維結(jié)合時(shí),滲透能力就不如芳綸好,這樣一來碳纖維就只能做的很薄了,而且要使它充分浸透,工期比方論纖維要長很多,也就是相應(yīng)增加了綜合造價(jià)。


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