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碳纤维的比强度和比模量高
2021-10-14 10:17:48

常用土木工程材料有水泥、砂石、钢材、木材、砖等,其中混凝土与钢筋的结合被认为是应用最广泛的结构材料。但随着结构服役时间的增长,越来越多的问题暴露出来,其中具有代表性的是20 世纪80年代出现的“混凝土危机”所反映的混凝土耐久性问题。钢结构的应用也具有一定的比例,它克服了混凝土结构自身笨重的弱点,但在使用中出现了高温下易屈服和地震中脆断的问题,其中有代表性的是美国“9·11”事件和日本的阪神地震。20世纪材料科学得到了长足的发展,纤维复合材料被应用于土木工程,其中应用最广的是玻璃钢。这类材料的应用使得土木工程的结构形式灵活、功能多样,但玻璃钢的模量较低,限制了其作为结构材料在土木工程中的推广应用。

  碳纤维的比强度和比模量高,分别为钢材的10倍和5倍以上;同时它还具有优异的导电、抗磁化、耐高温和耐化学侵蚀的性能,被认为是综合性能最好的先进材料,因此它在各个领域中的应用推广非常迅速。
碳纤维的应用形式灵活多样,
①既可利用其长纤维作为结构材料,又可利用其短纤维作为功能材料;
②基体既可是树脂又可以是水泥;
③其与基体组成的复合材料既可置于构件的外表又可置于构件的内部;
④既可单独使用又可以与其它纤维混合使用;
⑤其复合材料是各向异性材料,因而可以变化各个方向的性能,尤其是可以设计成膨胀系数为零的材料。碳纤维在土木工程中的许多方面都可以发挥其优势性能。



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