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1、word毕业设计（论文）类 型：毕业设计说明书 毕业论文题 目：碳纤维加固技术在建筑工程中的应用学生：指导教师：王伟专 业：建筑工程技术时 间：2012年1月10日 / 目录目 录摘要Abstract1 概述11.1碳纤维的由来及其发展11.2碳纤维的性能及其分类11.3碳纤维加固技术22 建筑工程中传统加固方法与碳纤维加固的比较42.1传统加固方法42.1.1适用于混凝土的直接加固法42.1.2适用于混凝土的间接加固法52.1.3与混凝土结构加固改造配套使用的技术52.1.4适用于砌体结构的直接加固法62.1.5适用于砌体结构的间接加固法62.1.6砌体结构构造性加固与修补62.2碳纤维加固
2、法72.3 与传统加固方法相比较碳纤维加固的优势103 碳纤维加固技术在建筑工程中的具体应用133.1 碳纤维加固技术在建筑物改造工程中的应用133.1.1 工程概况133.1.2构造措施133.1.3加固施工工艺流程及施工工艺要点133.1.4工程加固对比分析143.2 碳纤维加固技术在工业建筑中的应用143.2.1 工程概况143.2.2碳纤维加固施工工艺流程及其操作要点153.2.3工程加固对比分析164 结束语17参考文献18致谢19摘要传统加固补强技术整体水平比较落后，施工方法和工艺比较复杂，并且设备繁多、受场地等因素的限制。作为新兴的纤维增强材料加固技术，特别是碳纤维加固法修复混凝
3、土结构具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优点。除此之外通过材料价格、施工操作及维修成本等三方面的技术分析可以看出，碳纤维材料加固混凝土具有优良的性能价格比、科技含量高、技术先进，该技术具有良好的技术经济效益、社会效益和环境效益，在综合工程经济性能等方面具有很强的竞争力。因此碳纤维加固方法深受工程界的重视和推崇，相信随着整个社会经济的发展，这种技术必将成为未来结构加固技术的主流。本文讲述了碳纤维的由来、发展，并对碳纤维加固技术的优点和碳纤维加固技术在建筑工程中的应用进行了阐述，结合工程实例介绍了碳纤维加固技术的施工工艺流程和质量控制措施，并分析了影响碳纤维加固质量的因
4、素，提出施工中应注意的要点。关键词：建筑工程,碳纤维,加固技术 AbstractTraditional reinforcing technology overall level is more backward, the construction method and technology is more plex, and various devices, subject to space constraints.As a new fiber reinforced plastics technology, especially the carbon fiber reinforced meth
5、od for repair of concrete structure with high strength and high efficiency, convenient construction, corrosion resistance, light weight, does not increase the structure size and obvious advantages.Besides the material price, construction operation and repair costs from three aspects of technical ana
6、lysis can see, carbon fiber reinforced concrete has excellent performance price ratio, high technology content, advanced technology, the technology has a good technical and economic benefit, social benefit and environmental benefit, economic performance in general engineering and so on are strong pe
7、tition.Therefore, the carbon fiber reinforcement method works by the attention and praise, with the development of social economy, the technology will bee the future structure reinforcement technology mainstream.This paper describes the origin, development of carbon fiber, and carbon fiber reinforce
8、ment technology and the advantages of carbon fiber reinforcement technology application in building engineering are expounded in this paper, bined with engineering examples, introduces the carbon fiber reinforcement technology in the construction process and quality control measures, and analyzed th
9、e influence of carbon fiber reinforcing quality factors, put forward construction should pay attention to the points.Key word：Architectural Engineering，Carbon fiber，Reinforcement technology1 概述1.1碳纤维的由来及其发展碳素纤维又称碳纤维。在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”它的学名叫“聚丙烯晴基碳纤维”由碳纤维与相关的基体树脂（如环氧树脂）备制的复合材料其多项
10、物理力学性能可以与金属媲美。早在1879年爱迪生用棉丝碳化制成碳纤维用来做灯丝，可以说他是碳纤维应用史上第一人。在20世纪50年代，1959年日本进滕昭男用奥纶为原料，成功开发研制了聚丙烯腈碳纤维。尤其是用氨氧化法制丙烯腈成功之后，丙烯腈纯度提高（原来是电石法制丙烯腈），聚丙烯腈基碳纤维成本大大下降，从而推动了世界碳纤维的发展。1962年日本碳化公司则用PAN为原料，制得低弹性系数之碳纤维。东丽公司亦以PAN纤维为原料，开发了高强度之CF，弹性率约为230GPa，强度约为2.8GPa，并于1966年起有每月量产1吨之规模；同时亦开发了碳化温度2000以上之高弹性率CF，弹性率约400GPa，强
11、度约为2.0GPa。于1965年，群马大学大谷教授，利用加热氯乙烯得到之沥青，经过熔融纺丝、不融化与碳化工程处理后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素为原料制作碳纤维。20世纪70年代的军工领域，当时有着高卢雄鹰之称的法国“阵风”战斗机、美国主战坦克等率先采用了碳纤维复合材料。到90年代后碳纤维复合材料的应用已由军工领域渗透入民用领域，到现在碳纤维的身影已随处可见。我国碳纤维市场同样呈现需求旺盛的局面。据统计数据显示，20012008年碳纤维消费量年均增长保持在21.7左右。国众多企业不惜砸下重金进入碳纤维领域，国有大小碳纤维企业20多家，合计产能约9000吨/年，约占世界总产能的14。
12、目前的状况是大型民营企业和央企都在进入该领域，中石油、中石化、中国化工、中国建材、中钢集团等大型央企已介入，而且都是几十亿大手笔的投资。据了解2009年时国碳纤维产量已达到1000吨以上。到2010年年底，国所有碳纤维企业的总产量约为1500吨。1.2碳纤维的性能及其分类顾名思义，碳纤维它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去20
13、多年，它至今仍保持纤维形态。经高温处理后，其含碳量超过90以上的纤维材料为高强度高模量碳纤维；其中含碳量高于99的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，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，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好，除此之外碳纤维更有良好的生物相容性好、敏感性、吸能减震性等1。碳纤维同样存在它的不足之处，这也是在使用碳纤维加固过程中需要注意的地方，它耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。碳纤维种类分类有许多方法，可依原料、特性、处理温度与形状来分类。若依原
14、料可分为纤维素纤维系之嫘萦系与木质系；聚丙烯腈系；沥青系；酚树脂系与气相碳纤系等六种。若依特性则分为普通碳纤维；高强度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。普通碳纤维之强力在120/2以下，氏模数在10000/2以下者称之；高强度高模数者，则强力在150/2以上，模数在17000/2以上时称之。若依加工处理温度分类时，则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种。耐炎质碳纤之处理加热温度为200350，可供作电气绝缘体；碳素质碳纤之处理加热温度为5001500，可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之处理加热温度在2000以上，除耐热性与电气传导性提高外，亦具自我润滑性。若按碳纤维制品之形状分类时,可分为棉状短纤
15、维；长丝状连续纤维；纤维束；织物；毡毯与编制长形物等。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，经检测其延伸率大于2。1.3碳纤维加固技术在现有建筑中，有不少建筑物、构筑物，由于当时设计荷载标准偏低造成历史遗留问题，或是由于使用功能的改变，或因为其他各种原因难以满足当前规使用的需求，而不得不对已有建筑进行维修、加固。在碳纤维加固技术问世之前，我国一直延用传统加固方法，其具体方法有：加大截面法、外包钢筋加固法、粘钢加固法、加大混凝土截面等方法来达到混凝土加固效果2。在“碳纤维加固技术”问世之后，这一种新型加固技术迅速占领建筑市场，几乎将传统加固方法取而代之。所谓碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的3。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构，要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可；另外，砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固4。碳纤维加固技术是近年来兴起的并且是发展最快的一项新型加固技术，碳纤维加固始于80年代美、日等发达国家。以美国为例，美国从2002年开始，就由府组织3个国家
