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芳纶纤维与碳纤维性能比较

发布:hnhyfhclayqf 浏览:817次

芳纶纤维增强乙稀基树脂  玻璃钢料盒


a、芳纶纤维不导电(碳纤维导电),因此在地铁、工业厂房等结构中使用碳纤维就有很大的局限性甚至禁入性,此外,碳纤维用于混凝土结构补强,务必与钢筋隔离以防电化学腐蚀,而使用芳纶纤维则不受限此限制。

b、碳纤维布的抗剪强度较低,易折断,这使得施工时倒角处理要求较高,倒角半径不小于20mm,而芳纶纤维仅需10mm即可。

c、碳纤维的高弹性模量使其能承受长期静荷载,这是其最为突出的优点,而对于承受动载和局部冲击作用则芳纶纤维更具竞争力。

d、碳纤维在用于限制梁的扰度时同芳纶纤维布相比具有一定优势,但在施工的可操作性方面芳纶纤维无疑是更适合的材料。

e、碳纤维加固后的破坏模式是脆性(结构变形小,碳纤维布的极限延伸率小),没有明显征兆,因而作为结构设计,必须采用较大的安全系数。实验表明,已破坏的素混凝土构件用芳纶纤维布外包补强后,再次加载,其破坏过程依然是塑性的。五角大楼晚塌35分钟,凯夫拉纤维功不可没是一个极好的例证。作为延性补强,芳纶纤维材料是理想的材料。

两种纤维材料性能详细比较见表1


1 碳纤维和芳纶纤维材料特性比较


抗拉强度(Mpa

耐久性

紫外线能力

比重(g/cm3

弹性模量(Gpa

延伸率(%

破坏特点

是否导电

施工操作性

受力特点

碳纤维

3000

良好

良好

1.71.9

200240

1.4

脆性

导电

方便,倒角半径大于20mm

高弹性模量使其能承受长期的静载荷

芳纶纤维

2060

良好

良好

1.44

125

2.4

塑性

不导电

很方便,倒角半径10mm左右

抗动载和局部冲击

注意:上述两种纤维的强度均为材料本身的强度,而不是纤维布的强度,具体纤维布的强度如下:

1)、碳纤维,0.11mm0.167mm为常用的两种规格,强度3000MPa、由于碳纤维发生的是脆性破坏,破坏前没有一点征兆,所以考虑的安全储备系数一般为0.50.7,即能发挥的强度只有0.6×3000=1800MPa

2)、芳纶纤维,AFS-40AFS-60为常用的两种规格,厚度分别为0.193mm0.286mm,强度2060MPa、由于芳纶纤维的韧性特别好,它的安全储备系数一般为0.75—0.95,即它能发挥的强度有:0.85×2060=1751MPa

所以强度的有效值是相当的,但碳纤维加固后的构件破坏形式为脆性破坏,使其比较适合于承受长期静载荷的结构,而芳纶纤维的抗局部冲击能力强(从早期的用于做防弹衣可以看出),因此比较适合于承受动载的构件。

另外,我们知道FRP材料之所以用来加固,主要是在于纤维布浸透树脂后,通过树脂与混凝土间的很好的粘结能力来达到一种协调变形,共同承受载荷。由于芳纶布和树脂同为有机材料,两者之间的结合力很强;而树脂与无机材料碳纤维结合时,渗透能力就不如芳纶好,这样一来碳纤维就只能做的很薄了,而且要使它充分浸透,工期比方论纤维要长很多,也就是相应增加了综合造价。


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