碳纤维范文
时间：2023-03-18 03:00:57
导语：如何才能写好一篇碳纤维，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
碳纤维离我们的日常生活越来越近,这种比头发丝细100倍的纤维状碳材料,它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7～9倍,抗拉弹性也高于钢,碳纤维比铝轻、比钢硬。由于质轻,碳纤维复合材料质量大约是钢的20%,依据纤维等级和方向性,甚至可以达到类似钢材的强度。此外,碳纤维还不生锈,使用纤维材料可以大幅降低产品体重,因而可显著提高燃料效率,用其生产的飞机、汽车,可节约大量燃油。
目前,各种应用占碳纤维年需求的比例如下:体育应用大约为30%,航空应用为10%,工业应用为60%。作为材料,它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求,在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。有调查显示2010年全球碳纤维需求量,有望达到3.2万吨/年,这一数字与2001年相比增长78.3%。
碳纤维生产工艺较为复杂,至今全球规模企业不超过12家。其中领先的生产商有美国氰特工业公司、赫氏公司以及日本的三菱丽阳、德国SGL西格里集团、台湾省的台塑集团等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产。
航空航天历来就是碳纤维的重要应用领域。航空航天领域是世界碳纤维的传统应用市场,新型超大型客机――空中客车A380和波音787,均大量使用碳纤维或碳纤维增强塑料作为主要的结构材料。波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料,包括主机翼和机身。
除了航空航天以外,随着全球风电市场的逐步壮大,风电叶片也已经成为碳纤维主要的应用领域之一。一套机组仅叶片就重18吨,如果采用碳纤维,减轻6吨的同时还增加了强度和韧性,也增加了发电功率。
碳纤维在汽车行业的需求前景也较为乐观。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用。
对于有车一族来说,比经济省油更重要的便是安全,不用钢板,而用碳纤维等复合材料武装起来的电动车最高时速可以达到100公里/小时,充满一次电可以连续行驶超过百公里。比电力驱动更引人注意的是高刚度车身。比起传统的钢结构车身,碳纤维材料制成的汽车能比使用钢铁减轻了60多公斤。此外,碳纤维的材料抗冲击性相比钢铁强,特别是用碳纤维制成的方向盘,机械强度和抗冲击性相比以前分别提高了35%到20%以上。整车强度理论上也比普通材料车强上20%到30%。更绝的是,碳纤维汽车不仅能应付几乎所有的恶劣地形,通过独特的传动系统和超强抓地力轮胎的配合,还能不费吹灰之力地爬上70度的斜坡,对于普通越野车来说,这几乎是一项不可能完成的任务 。
目前,日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标是在2015年前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。日本政府亦支持该项计划,计划未来5年投资1850万美元,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。德国宝马汽车公司也宣布,公司将投资约4亿欧元以生产计划于2013年面市的全球首款以碳纤维塑料为车身材料的量产电动汽车。
篇2
关键词：桥梁工程；碳纤维的加固；加固方法
中图分类号：K928.78文献标识码：A
1.引言
采用碳纤维加固材料修复补强混凝土结构，是近来发展的新型工法，利用碳纤维材料卓越的抗拉强度到达的增强构件承载能力及刚度的目的。碳纤维加固法可用于桥梁混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
2．碳纤维的加固原理
碳纤维在桥梁工程使用广泛，其加固的基本原理是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力，增大结构的抗裂或抗剪能力，以提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。
3．碳纤维加固的特点
碳纤维材质自重轻，施工方便快捷，不增加结构荷载；强度高，能灵活地用于抗弯、封闭箍和抗剪加固；柔韧性好，不受结构外形限制；耐久性佳，抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的能力强；同时抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好；在混凝土构件、钢结构、木结构均广泛采用。
4．碳纤维复合材料
4.1碳纤维复合材料
碳纤维复合材料通常由纤维和基体组成。其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及现场施工便捷，所以是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维布的抗拉强度一般为3550MPa，弹性模量为2.35×105MPa，根据碳纤维布的品质不同，其厚度为0. 11~ 0. 43mm，幅宽为20~100cm，卷材长度为50~100m。
4.2粘结材料
粘结材料是指能将连续纤维状的碳纤维结合在一起，同时又与混凝土表面粘合的系列材料。它是保证碳纤维布与混凝同工作的关键，应有足够的刚度与强度来保证碳纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。此外，由于旧桥加固均在野外，所以粘结材料还应能在一般气候条件下固化，固化时间合适(一般保证有3h左右)，对组分含量不敏感，具有适宜的流动性和粘度，固化收缩率小。粘结材料主要包括三类材料：底层涂料、整平材料和浸渍树脂。
5．加固受力特点分析
（1）碳纤维布有单向碳纤维布、单向碳纤维交织布、双向碳纤维交织布及单向碳纤维层压材料等多种，可根据需加固结构的不同的部位和受力特性与方向等，选择相应的碳纤维布进行加固。
（2）将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上，使其与原结构布置的钢筋一道共同承受拉力，以提高旧桥的承载能力。与其他加固方法相比，碳纤维布保证在设计荷载范围内与原结构共同受力，其改变原有结构的应力分布程度最小。
（3）沿桥梁的主拉应力方向或与裂缝垂直方向粘贴碳纤维布，两端分别设置锚固端，可约束混凝土表面裂缝，防止裂缝扩大，提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态。
（4）应根据实际情况合理使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁式桥，因碳纤维布在加固混凝土构件时，在提高受弯承载力的同时还影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土被突然压碎破坏。还因碳纤维为完全弹性材料，它与钢筋共同工作会减弱钢筋塑性性能，碳纤维布用量过多，构件延性将有所降低。
（5）碳纤维布加固后桥梁结构破坏形式变为脆性破坏，其承载力极限状态应按碳纤维抗拉强度的2 /3进行抗弯承载力计算，不能按普通钢筋混凝土考虑。
（6）碳纤维布可提高混凝土梁抗剪承载力，其作用机理类似箍筋，同时还能明显改善构件的变形性能，增强构件的变形能力。
参考文献：
篇3
关键词：碳纤维；加固；粘贴；桥梁结构；补强技术
中图分类号：TQ342+.742 文献标识码：A
自上世纪七十年代末初期，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程应用研究以来，具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）应用更多。混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中具有不中断交通，且工期短，人工少的优点。所以扩展该项技术开展了配有大偏心CFRP体外束预应力混凝土连续梁桥体系应用研究，是本世纪新型桥梁建设方向之一。
1 碳纤维材料的基本特性
碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。
1.1 碳纤维片材
片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。
片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。
相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。
1.2 配套树脂类粘结材料
混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。
浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。
就公路混凝土桥梁用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少桥上正常交通中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土桥梁的加固工作。
2 碳纤维加固补强的施工工艺
2.1 根据设计确定粘贴碳纤维的范围进行基底处理
2.1.1 将砼构件表面的残缺、破损及碳化层部分清除干净，达到结构密实部位。检查外露钢筋是否有锈蚀，并进行必要的处理。对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分进行修补复原。
2.1.2 裂缝修补。缝宽小于0.2mm的裂缝，用环氧树脂进行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
2.1.3 将构件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修复后的段差尽量平顺。用磨光机把棱角磨成半径大于30mm的圆角。
2.1.4 清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。
2.2 底层涂刷（底层涂料具有较强的渗透性，可渗入砼表面内）
2.2.1 把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放人容器内，用搅拌器拌均匀，一次调和量应在可使用时间内用完为准。
2.2.2 用滚筒刷均匀的涂刷底层涂料。
2.2.3 底层涂料固化后，表面有凸起部分时要用砂纸磨光。
2.2.4 注意在气温小于5C，相对湿度大于85，砼表面含水率在8以上，有结露可能而无可靠保证措施时，均不得施工。
2.3 环氧腻子对构件表面残缺的修补
2.3.1 构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平，修复至表面平整。
2.3.2 内角（段差、起拱等）要用环氧腻子填补使之平顺。
2.4 贴碳纤维片。
2.4.1 为了防止碳纤维受损，在碳纤维片运输、储存、裁切和粘贴过程中，严禁受弯折。贴片前应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断纤维片，每段长度一般不超过6rn。
2.4.2 碳纤维接头必须搭接10cm以上，横向不需搭接。
2.4.3 按规定比例掺配树脂主剂和固化剂，用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂，称为下涂。
2.4.4 贴片时，在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气，可用罗拉沿着纤维方向在碳纤维片上对此滚压，使树脂渗入碳纤维中。
2.5 养护
粘贴碳纤维片后，需自然养护24h达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。
2.6 涂装
根据需要可在树脂固化后加固补强构件表面，涂刷耐火涂层和色彩。
3 碳纤维（片材）加固处理要点
在进行结构加固处理前，先对梁板采取有效地卸载和支顶措施，然后按以下施工工序进行加固施工。
3.1 破损面混凝土表面处理：清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层。
3.2 按设计要求对破损面钢筋处理后用M45的环氧树脂砂浆进行灌缝或封闭处理，并保证钢筋保护层厚度不小于15mm，利用打磨机将其表面打磨平整，并用钢刷将其表面的粉尘、油污等不洁物清除干净，使构件加固表面平整、干燥无粉尘。另外，如碳纤维需沿基纤维方向绕构件转角处粘贴时，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。
3.3 涂刷底层树脂：用专用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面，待树脂表面指触干燥时即进行下一道工序施工。
3.4 找平处理：表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有菱角。
3.5 粘贴碳纤维片材：将配制好的浸渍树脂均匀涂抹于所要粘贴的部位，并用橡胶滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面接触干燥时即可进行下一层的粘贴。如超过60min，则应等12h后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。
3.6 在最后一层的碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
4 对碳纤维加固补强技术的展望
碳纤维用于砼结构的修复补强虽然时间不长，但发展很快，其主要原因在于碳纤维片加固存在较多优点：
4.1 施工简便迅速，无需模板、夹具、支撑等。
4.2 不增加结构重量，碳纤维片重量200g/m～300g/m，设计厚度0.111mm～0.167mm，加上环氧树脂的重量也很轻，对结构自重影响可忽略不计。
4.3 能适应各种结构外形的补强。
4.4 可以多层粘贴。可根据设计要求，在一个部位重叠粘贴。
随着我国高等级公路的迅速发展，高速公路桥梁通车里程也在不断增长，桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝，都可以应用碳纤维布补强技术。
篇4
论文摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。
一、碳纤维的性能
1.1分类
根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。
1.2性能
碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。
1.3应用领域
由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。
二、生产工艺
通常用有机物的炭化来制取碳纤维，即聚合预氧化、炭化原料单体—原丝—预氧化丝—碳纤维。碳纤维的品质取决于原丝，其生产工艺决定了碳纤维的优劣。以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料，干喷湿纺和射频法新工艺正逐步取代传统的碳纤维制备方法(干法和湿法纺丝)。
2.1干喷湿纺法
干喷湿纺法即干湿法，是指纺丝液经喷丝孔喷出后，先经过空气层(亦叫干段)，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条，纺出的纤维体密度较高，表面平滑无沟槽，且可实现高速纺丝，用于生产高性能、高质量的碳纤维原丝。
干喷湿纺装置常为立式喷丝机，从喷丝板喷出的纺丝液细流经空气段(干段)后进入凝固浴，完成干喷湿纺过程；再经导向辊、离浴辊引出的丝条经后处理得到PAN纤维。
离开喷丝板后的纺丝液细流先经过空气层(干段)再进入凝固浴，干段很短，但对凝固相分离和成纤结构有着重大影响，在空气层，挤出的纺丝液细流中的溶剂急速蒸发，表面形成了薄薄致密层，细流进入凝固浴后可抑制双扩散速度；由于在喷丝板出口处产生膨胀效应，靠细流自身的重力以及牵伸力向下流动，然后经干喷湿纺的正牵伸可使胀大部分被牵伸变细后进入凝固浴；凝固浴采用低溶剂质量分数配比和低温凝固，低溶剂质量分数配比可加大溶剂与细流之间的质量分数差，加速扩散；低温可抑制扩散速度，利于沉淀结构致密化、均质化，最终纺出的原丝和所制碳纤维表面较平滑而无沟槽。
与纯湿纺相比，干喷湿纺可纺出较高密度且无明显皮芯结构的原丝，大幅提高了纤维的抗拉强度，可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。
2.2射频法
PAN原丝经过预氧化(200～350。C，射频负压软等离子法)、碳化(800～1200。C，微波加热法)到石墨化(2400～2600。C，射频加热法)，主要受到牵伸状态下的温度控制。在这一形成过程中达到纤维定型、碳元素富集，分子结构从聚丙烯腈高分子结构—乱层的石墨结构—三维有序的石墨结构。
国内有自主知识产权的“射频法碳纤维石墨化生产工艺”开辟了碳纤维生产的创新之路，它采用射频负压软等离子法预氧化PAN原丝，接着用微波加热法碳化，最后用射频加热法石墨化形成小丝束碳纤维。
三、碳纤维的发展
3.1国外发展
以PAN碳纤维为例，该纤维国际上研发已有30年左右，目前世界碳纤维的生产能力在3.4～3.8万吨左右，主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家和我国台湾省。日本三家以腈纶纤维为主要产品的公司（东丽、东邦以及三菱人造丝公司）依靠其先进的纺丝科学技术，形成了高性能原丝生产的优势，大量生产高性能碳纤维，使日本成为碳纤维大国，无论质量还是数量上都处于世界前三位，三大集团占据了世界75%以上的产量。
3.2国内发展
我国聚丙烯腈基碳纤维的研究开发始于20世纪60年代，当时由于碳纤维作为重要的军工产品，国外对我国进行严格技术封锁，使得当时我国聚丙烯腈基碳纤维基本上以自主研究开发为主。1976年中科院山西煤化所建成第一条聚丙烯腈基碳纤维中试生产线，生产出高强I型碳纤维，其产品性能基本达到日本东丽公司的T200。继而从“六五”开始试制高强Ⅱ型碳纤维(相当于T300)，但到目前为止产品性能指标仍未达到T300标准。吉林石化公司在采用硝酸一步法生产原丝的基础上，研究开发出性能基本接近T300的碳纤维，但该法对环境污染较大，因而现已放弃。由于种种原因我国碳纤维发展缓慢，表现为生产规模小、产品质量不稳定、产品规格少、品种单一、没有高性能产品、技术设备落后，大多没有形成规模效益，这些成为制约我国碳纤维发展的瓶颈。
近些年来，随着我国整体实力的不断提升，对碳纤维的需求量也与日俱增，而我国碳纤维现阶段大部分依赖进口，2004年全国碳纤维用量为4000吨，国内实际产量仅为1O多吨，而且无论是质量还是规模与国外相比差距都很大。另据估测2009年我国碳纤维需求将达到7500吨，这表明我国碳纤维严重供不应求。尽管目前国际社会碳纤维的制造技术与产品对华出口有所松动，通用级碳纤维进口渠道已经开通，但高性能碳纤维对我国依然限制。
近年来，由于我国对碳纤维需求的日益增加，聚丙烯腈基碳纤维又成为国内新材料业研发的热点，如上海石化公司准备采用NaSCN一步法生产数千吨PAN基原丝。上海星楼实业有限公司拟建立400吨/年大丝束碳纤维生产线，上海市合纤所采用亚砜两步法研制和小批量生产PAN基原丝以及碳纤维，上海碳素厂也有小型碳化线及碳纤维下游产品。安徽华皖集团(原蚌埠灯芯绒集团公司)建立500吨/年PAN原丝和200吨/年碳纤维生产线，其PAN原丝采用亚砜一步法，技术由国外引进，产品以12K的T300级碳纤维为主，并准备引进成熟的预浸料生产线。广西桂林市化纤总厂拟建200吨/年碳纤维生产线，产品为3-12K的小丝束碳纤维。山东天泰碳纤维有限责任公司将建立400吨/年生产线，碳纤维性能为T300级水平，产品以12K为主。青岛化工学院高分子工程材料研究所(恒晨公司)将建立50吨/年左右的碳纤维生产线。江苏扬州与中国科学院山西煤炭研究所也计划合作建立高性能聚丙烯腈原丝和碳纤维的生产中试基地。吉林石化公司放弃了以前采用硝酸一步法生产原丝的技术，与北京化工大学合作承担了国家“九五”科技攻关项目，共同研究开发二甲基亚砜法高性能聚丙烯腈原丝生产技术，并将充分依靠自己的技术建立500吨/年原丝和200吨/年碳纤维生产线。兰化集团化纤厂已有100吨/年原丝生产线和预氧化生产装置，计划配套碳化装置生产碳纤维，原丝采用NaSCN一步法，该厂的腈纶生产线是我国从国外最早引进的，有丰富的生产经验和技术积累。吉林碳素厂是我国小丝束碳纤维生产基地，已向用户提供50余吨小丝束碳纤维。目前，该厂正在建立新的小丝束碳纤维生产线，扩大产量，以满足市场需求。此外，山西榆次化纤厂是我国唯一用亚砜一步法生产PAN基原丝达数十年的单位，目前仍在生产。大连兴科碳纤维有限公司已建成380吨/年生产线，是目前我国唯一实现碳纤维产业化的企业，位居大陆首位，并在世界排名第十一，据专家评价该公司实际拥有年产量800吨的生产能力，产品各项技术指标已经达到国外同类产品先进水平。
3.3存在问题和差距
一是国内PAN碳纤维总生产能力较小，实际生产量仅30～40吨/年，远远不能满足国内的需要（约5000～6000吨），目前我国95%的碳纤维依靠进口；二是与国际先进水平相比，国产碳纤维强度低（仅相当于东丽公司已基本决定淘汰的T300水平），均匀性、稳定性差（强度、模量、线密度的CV值均为国外产品的一倍以上），毛丝多（断头率为国外产品的6倍），品种单一且价格昂贵（为国外产品的1.5～3倍），发展水平总体落后发到国家近20～30年；三是厂家、装置规模小，技术设备落后，经济效益差。
四、产业分析
4.1世界碳纤维市场
4.1.1世界碳纤维扩产加速
2003年以前碳纤维基本供大于求，属于买方市场，当时工业用普通模量级12K碳纤维价格仅12美元/公斤，但到了2004年形势突变，碳纤维一下子由买方市场变为卖方市场，价格一路攀升，2005年翻了好几倍，2006年更是处于有价无市的情况，这给碳纤维厂家带来了难得的发展机遇。从2004年开始全球碳纤维厂家兴起了一轮扩产热潮。
日本东丽集团公司
2004年4月陆续开始了一系列扩产项目，见表5。
2004年4月12日宣布日本Ehime扩产2200吨/年，2007年1月开始运转。
2004年4月14日宣布法国Soficar扩产800吨/年，2007年10月开始运转。
2004年4月26日宣布美国CFA扩产1800吨/年，2006年初开始生产。
2008年还将分别在日本和美国各扩产1800吨/年。
2008年东丽公司碳纤维产能将达到17500吨/年，差不多是2005的两倍。计划到2010年，东丽公司全球碳纤维市场的占有率要从2004年的34%提高到40%。2005年东丽还和波音公司协议，今后17年内东丽将提供29亿美元的碳纤维(主要是T700)给波音公司，用于B-787的生产。
日本帝人东邦集团公司
东邦集团紧随其后，从2004年8月开始进行了一系列收购和扩产计划：
2004年8月31日宣布收购美国Fortfil全部3500吨/年大丝束碳纤维生产线，将其改造成700吨/年小丝束，1700吨/年预氧化纤维，保留1300吨/年大丝束碳纤维。2006年4月15日东邦决定在日本Mishima投资大约1亿美元(10.7billionyen)，扩大碳纤维生产能力2700吨/年，到2008年4月完成。
2008年东邦集团碳纤维产能11800吨/年，其中小丝束10500吨/年。大丝束1300吨/年。总产能仍居世界第二，见表6。
日本三菱人造丝集团公司
日本三菱集团也加快了扩产步伐，从2005年到2007年，3年内碳纤维产能将增加72%，接近或赶上东邦的产能，见表7。
2005年4月，宣布增加日本生产线产能2200吨/年；2007～2008年完成。
2005年l0月，宣布三菱和SGL结成碳纤维联盟，三菱提供技术和原丝，在SGL苏格兰生产线生产碳纤维，2006年二季度开始生产，三菱的回报是500～700吨/年碳纤维。
2005年底计划完成美国Grafil扩产500吨/年的任务。
2008年三菱集团碳纤维产能将达到7900～81O0吨/年。由于三菱碳纤维此前尚未取得适航认可，只能用于工业和体育休闲用品，公司努力争取2005年取得AirbusA380认可，使其碳纤维在宇航工业得到应用。
表
此外，中国台塑集团2005年5月24日宣布扩大碳纤维产能，从1850吨/年增加到2950吨/年，2006年12月完成。
美国Hexcel公司2005年11月16日宣布在西班牙马德里附近建碳纤维厂，另外美国犹塔工厂也增加碳纤维生产线，产能增加大约50%，即从2270吨/年增加到3300吨/年，2006～2007年完成。目标很明确，针对A380、A350和B787对碳纤维的大量需求。
Zoltek公司2006年1月3日报告，希望碳纤维产能从2006年的4080吨/年增加到2007年8620吨/年。从2004年l2月l6日开始和世界最大的风能厂家Vistas等协议，为他们提供风电叶片用大丝束碳纤维。
美国Cytec公司准备耗资超过l0亿美元建立新的碳纤维生产线，目前在选址和设计选择，计划2009年开始工作。
4.1.2碳纤维供需状况将趋于缓和
根据表9和图1、图2对碳纤维产能和需求的预测分析可以看出，2005年全球碳纤维供小于求，按ChrisRed的预测缺口约2000吨，Toray预测缺口近3000吨，中国台塑预测缺口也有约1000吨，这就是2005年碳纤维紧张的说明。2006年虽然碳纤维厂家纷纷扩产，其供应量应较需求量大，但是扩产部分要到2006年底或2007年初才能上市供应，且超过部分有限，仍不能满足用户要求。因此2006年碳纤维供应仍然紧张。2007年以后全球碳纤维产量将明显增加，扩量部分陆续上市，供应量显著超过需求量，供需矛盾得到缓解，紧张状况将会所改变。
4.2中国碳纤维市场
（1）需求增长快。我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口，2004年全国碳纤维用量为4000吨，2005年用量约5000吨，年增长率在20%以上，到2009年将达到7500吨/年，而国内现有产量仅约40吨左右，无论质量和规模与国外相比差距都很大。
（2）产能瓶颈明显。我国除了华皖碳纤维及少数科研院所具有完整的产业链外，绝大部分企业仅仅具有部分碳纤维及其制品的生产工艺。安徽华皖碳纤维有限公司目前已经顺利完成200吨碳纤维及500吨碳纤维原丝的生产装置的安装，2007年还计划开工建设800吨碳纤维及1800吨碳纤维原丝二期项目。
（3）生产效益大。如果按丙烯腈1.3万元/吨的销售价格计算，大体可以测算出碳纤维原丝及碳纤维的生产成本，分别为4.4万元/吨、18万元/吨。一般情况下，军工级碳纤维（3～6K）的售价在200万元/吨左右，民用碳纤维（12K）售价为55万元/吨，可见碳纤维的盈利空间还是非常可观的。
五、发展对策和措施
近年来，中国复合材料产业有了很大的进步，已成为碳纤维复合材料应用大国。但是我国大陆碳纤维长期依赖进口，受治于人，面对当前严峻的形势，必须采取行之有效的措施。
（1）坚持自主创新是发展我国碳纤维的唯一出路。碳纤维是军需战略物资，是国防建设、先进武器不可或缺的关键材料，不可能也不应该长期依赖进口。15年前美国国防部就下决心民用碳纤维可以从国外进口，国防工业所需的碳纤维必须国内自行生产。中国更不能长期从国外进口国防工业所需要的碳纤维。德国、法国虽然也生产碳纤维，但是碳纤维的核心原丝技术牢牢掌握在日本人手中，至今德国和法国得不到PAN原丝技术。因此中国不可能引进国外先进的碳纤维制造技术，只能自力更生，依靠自己，别无出路。
（2）坚持应用中改进提高是碳纤维发展的科学规律。
篇5
关键词：碳纤维产品，国际贸易， 现状分析
碳纤维是以碳元素为主体(碳质量分数在90%～95%)的高分子纤维，是一种新型非金属材料，它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。根据所采用原料不同，可以分为三大类，即:聚丙烯腈基（PAN）、沥青基和黏胶基碳纤维。其中产量最大、用途最广泛的是PAN基碳纤维。
与碳纤维是一种力学性能优异的新型材料，与传统高性能材料相比，它具有最高的比强度（是一般金属的3-5倍）和最高的比模量，特别是较高的热稳定性（空气中400C缓慢氧化和在2000C以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要结构材料（金属及其合金）所无法比拟的）和化学惰性，使其具有耐烧蚀和耐腐蚀的优势。此外，碳纤维还兼具其他多种优良性能， 如低密度（是一般金属的1/4-1/5）使其成为减重、增强的最佳材料；耐摩擦、 抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。[1]
碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。[2]
1 我国碳纤维制品产业国际贸易现状
我国在八十年代初开始研制CFRP体育运动器材。1983哈尔滨玻璃钢研究所研制的CFRP羽毛球拍，1987年研制成功碳纤维，玻璃纤维混杂增强环氧树脂的蜂窝夹层结构四人皮艇。八十年代中期，由于中国的改革开放政策和劳动力低廉等原因，台湾逐步把劳动力密集，污染严重的CFRP体育器材制造业转往大陆沿海地区。例如，台湾80％的高尔夫球杆、40．50％的网球拍、羽毛球拍，60％以上的自行车架制造业转移到深圳、东莞、福州和厦门等地；一些发达国家也把该种体育器材制造业转来中国。例如，韩国把其大部分CFRP钓鱼杆制造业转来中国天津、威海和宁波等地。据统计，2002年国产CFRP钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍、自行车等已分别占到世界同类产品产量的60％、60％、75％、65％。这些CFRP体育休闲用品所消耗的CF量，约占当年世界CF消耗总量的16％。然而，由于国际CFRP体育休闲用品已处于饱和状态。[3]
向宇宙空间发射物体需要极大的推力，重量的减轻将会带来极大的效益，此外宇宙空间温度变化剧烈，要求材料耐热、耐低温及尺寸稳定。碳纤维增强复合材料是比较理想的材料。因此在人造卫星的主结构、天线、太阳能电池帆板、航天飞机方面均得到应用。由于航空航天方面主要考虑的是材料性能，不太考虑材料的成本，因此碳
纤维及其复合材料才得以被做为不可缺少的材料进行研究开发。
1995年美日共同开发的B777飞机上先进复合材料的用量己达到24％，至于新一代直升飞机，其旋转叶片及机身几乎全部是用碳纤维增强塑料制成。随着碳纤维增强塑料性能的提高，它在航空领域特别是大型民用客机上的应用将会日益增大。
正是因为碳纤维增强复合材料在军事上具有极大的应用空间，碳纤维原丝一直是作为军事资源而言，其技术引进和货物贸易也是受到碳纤维工业发达国家的进出口限制的。根据现有的数据分析，2006年，碳纤维制品出口总额为6039.1343万美元，进口总额为3015.9312万美元， 我们可以得到我国的碳纤维制品的出口大于进口，保持贸易逆差，但是从单价和数额上我们可以看见，我国碳纤维制品进出口的格局是因为数量上的限制，进口的单价高于出口的单价，进口的数量远远少于出口的数量，这说明了一方面发达的碳纤维技术国家对我国进口碳纤维制品有所限制，另一方面说明我国的贸易逆差在于碳纤维制品的加工，利用中国廉价的劳动力和对环境污染的较低成本代价将碳纤维制品的生产设在中国，以较大量的加工厂的模式完成碳纤维制品。根据要素禀赋理论，碳纤维制品在中国的进出口贸易仍旧属于劳动密集型产品。
近年来, 我国的碳纤维市场发展很快, 今年可望达到1200t-1500t/a, 大都由日本、台湾省台塑和韩国产品所占领, 最近美国产品也开始打入中国市场。此外日本的三家原丝小丝束已输入我国东邦也在设法找渠道输入, 这对暂无国产合格原丝的碳纤维厂家来说, 无疑是个机遇, 因为其售价低于国产品, 而性能和质量好但它对生产原丝的厂家和即将引进原丝生产线的企业来说, 又是严峻的挑战, 迫使他们必须不断提高产品质量, 扩大生产规模和降低成本, 不然会有一定的风险, 除非是自己消化掉并发展下游制品。
2、对于我国碳纤维制品进出口贸易的思考
碳纤维制品和我国大部分劳动输出型产品一样，都存在着只是国外的代工厂的问题。正如郎咸平所言：“事实上我们制造的过程当中，破坏我们的环境，浪费我们的资源，剥削我们的劳动。”碳纤维虽然被冠以高科技技术产品，但在掌握了这一领域的技术范畴来看，中国的逆差实际上是以低廉的人力成本，资源成本和环境成本换来的。而改变这一状况最基本的就是要加速我国碳纤维制品的技术研制和高性能碳纤维原丝的研发。
根据波特的竞争优势理论，一个国家或其特定产业的竞争优势主要体现为基于比较优势而形成的一国或企业的核心竞争力。但是单纯的比较优势不能形成竞争优势，在国际竞争中几种具有竞争优势的是具有垄断性的资源和技术，创新能力是竞争优势的关键。但现在总体上粗放型的经济增长方式还没有根本转变，自主创新的能力还比较低，国际竞争力还主要体现在由低人力资源成本主导的劳动密集性进出口产品上。因此，面对保护期之后多元而白热化的国际竞争市场，我们应当在发挥原有比较优势的基础上，通过创新来提升竞争优势，优化产业结构，将潜在的比较优势转化为国际市场的竞争优势，才能真正实现自身国际竞争力的提升，更好地应对当前的新形势。
波特的竞争优势理论指出，在一国的国际竞争力形成过程中，一国的要素禀赋、需求状况、相关产业或辅助产业、公司的策略、结构和竞争等四大因素对一国竞争优势的形成具有促进或阻碍的作用。因此，一国竞争优势的取得最终落实到其资源合理配置和产业结构的改善之上，所以我们可以从我国的产业布局整体来把握竞争优势。
首先，整合资源，走集约化发展道路。中国的持续高速增长，基本上还是一种外延粗放以规模取向的简单增长方式，与国际竞争力提倡的以效率、质量、环保取向的内涵集约式增长有很大的不同。因此，我们应该通过整合资源，避免低水平的重复建设，使经济在高效率水平上运行。并鼓励有实力的企业“走出去”，到国际市场上去“抢蛋糕”，在竞争中提升自己的竞争力。其次，着眼区域经济，走产业集群发展模式。将那些产品关联性强，价值链长的产业通过整合，形成区域性产业集群。通过集群内部技术外溢、资源共享达到成本降低，并形成自己的核心竞争力。最后，积极引导，加强自主创新能力。在国际贸易中，虽然存在有技术外溢和“干中学”(Learn by Doing)的效应，但是我们仍然要强调高新技术的自主创新能力的开发，而这正是我国当前国际竞争力缺乏的主要原因。我们可以通过政府的政策引导和高校、科研机构的成果产业化，来发展自己国家在未来具有竞争能力的战略性产业。
从技术上而言，制约我国基碳纤维发展的基本因素是原丝质量差和无高精度的碳化装置，国家“ 十二五”的重大科技攻关课题或“863”计划应紧紧围绕此项重点同时也要配套考虑辅料问题。此外, 如何正确处理大丝束和小丝束基碳纤维的关系, 也是我国业界十分关心的问题[4]。
大丝束碳纤维无疑是今后的发展方向之一, 对传统材料和许多产业的更新换代有十分重要的意义, 但考虑到我国目前还处于开发初期约95%以上的市场仍依赖于24K以下的小丝束碳纤维, 特别是军工急需的碳纤维100%为小丝束。从国际上看, 目前小丝束的市场仍占居优势, 而且目前世界需求量最大的T300档次的碳纤维正迅速向T700性能水平过渡, 土木建筑和体育用品用的碳纤维有相当一部分采用的12K T700型产品而大丝束碳纤维的强度指标4.9Gpa是很难达到的, 而且其性能离散系数要比小丝束大这就决定在一些高科技和军工领域以及事关生命安全与要求长寿命的应用领域, 仍需要小丝束碳纤维。有些重要的工业领域如土木建筑虽然也可以选用大丝束碳纤维, 但加固层数要比采用同样性能档次的小丝束碳纤维要多, 才能达到相同的加固水平从而抵消了其价格低的优势。为此在今后相当时期内小丝束碳纤维仍将有其强大的生命力。
3、结论
如上所述，碳纤维制品属于劳动密集型产品的输出，要改变这种状况我们必须要加大实验研究。目前而言，我国的大丝束碳纤维应着力于解决其原丝的国产化和市场开发方面。
参考文献
[1]贺福。碳纤维及其应用技术。化学工业出版社，2004，9
[2] 王秋霞。世界复合材料强国与我国的复合材料现状及发展动向。玻璃钢复合材料，1999，1：1-9
篇6
关键词：碳纤维产品，国际贸易， 现状分析
碳纤维是以碳元素为主体(碳质量分数在90%～95%)的高分子纤维，是一种新型非金属材料，它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。根据所采用原料不同，可以分为三大类，即:聚丙烯腈基（PAN）、沥青基和黏胶基碳纤维。其中产量最大、用途最广泛的是PAN基碳纤维。
与碳纤维是一种力学性能优异的新型材料，与传统高性能材料相比，它具有最高的比强度（是一般金属的3-5倍）和最高的比模量，特别是较高的热稳定性（空气中400C缓慢氧化和在2000C以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要结构材料（金属及其合金）所无法比拟的）和化学惰性，使其具有耐烧蚀和耐腐蚀的优势。此外，碳纤维还兼具其他多种优良性能， 如低密度（是一般金属的1/4-1/5）使其成为减重、增强的最佳材料；耐摩擦、 抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。[1]
碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。[2]
1 我国碳纤维制品产业国际贸易现状
我国在八十年代初开始研制CFRP体育运动器材。1983哈尔滨玻璃钢研究所研制的CFRP羽毛球拍，1987年研制成功碳纤维，玻璃纤维混杂增强环氧树脂的蜂窝夹层结构四人皮艇。八十年代中期，由于中国的改革开放政策和劳动力低廉等原因，台湾逐步把劳动力密集，污染严重的CFRP体育器材制造业转往大陆沿海地区。例如，台湾80％的高尔夫球杆、40．50％的网球拍、羽毛球拍，60％以上的自行车架制造业转移到深圳、东莞、福州和厦门等地；一些发达国家也把该种体育器材制造业转来中国。例如，韩国把其大部分CFRP钓鱼杆制造业转来中国天津、威海和宁波等地。据统计，2002年国产CFRP钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍、自行车等已分别占到世界同类产品产量的60％、60％、75％、65％。这些CFRP体育休闲用品所消耗的CF量，约占当年世界CF消耗总量的16％。然而，由于国际CFRP体育休闲用品已处于饱和状态。[3]
向宇宙空间发射物体需要极大的推力，重量的减轻将会带来极大的效益，此外宇宙空间温度变化剧烈，要求材料耐热、耐低温及尺寸稳定。碳纤维增强复合材料是比较理想的材料。因此在人造卫星的主结构、天线、太阳能电池帆板、航天飞机方面均得到应用。由于航空航天方面主要考虑的是材料性能，不太考虑材料的成本，因此碳
纤维及其复合材料才得以被做为不可缺少的材料进行研究开发。
1995年美日共同开发的B777飞机上先进复合材料的用量己达到24％，至于新一代直升飞机，其旋转叶片及机身几乎全部是用碳纤维增强塑料制成。随着碳纤维增强塑料性能的提高，它在航空领域特别是大型民用客机上的应用将会日益增大。
正是因为碳纤维增强复合材料在军事上具有极大的应用空间，碳纤维原丝一直是作为军事资源而言，其技术引进和货物贸易也是受到碳纤维工业发达国家的进出口限制的。根据现有的数据分析，2006年，碳纤维制品出口总额为6039.1343万美元，进口总额为3015.9312万美元， 我们可以得到我国的碳纤维制品的出口大于进口，保持贸易逆差，但是从单价和数额上我们可以看见，我国碳纤维制品进出口的格局是因为数量上的限制，进口的单价高于出口的单价，进口的数量远远少于出口的数量，这说明了一方面发达的碳纤维技术国家对我国进口碳纤维制品有所限制，另一方面说明我国的贸易逆差在于碳纤维制品的加工，利用中国廉价的劳动力和对环境污染的较低成本代价将碳纤维制品的生产设在中国，以较大量的加工厂的模式完成碳纤维制品。根据要素禀赋理论，碳纤维制品在中国的进出口贸易仍旧属于劳动密集型产品。
近年来， 我国的碳纤维市场发展很快， 今年可望达到1200t-1500t/a， 大都由日本、台湾省台塑和韩国产品所占领， 最近美国产品也开始打入中国市场。此外日本的三家原丝小丝束已输入我国东邦也在设法找渠道输入， 这对暂无国产合格原丝的碳纤维厂家来说， 无疑是个机遇， 因为其售价低于国产品， 而性能和质量好但它对生产原丝的厂家和即将引进原丝生产线的企业来说， 又是严峻的挑战， 迫使他们必须不断提高产品质量， 扩大生产规模和降低成本， 不然会有一定的风险， 除非是自己消化掉并发展下游制品。
2、对于我国碳纤维制品进出口贸易的思考
碳纤维制品和我国大部分劳动输出型产品一样，都存在着只是国外的代工厂的问题。正如郎咸平所言：“事实上我们制造的过程当中，破坏我们的环境，浪费我们的资源，剥削我们的劳动。”碳纤维虽然被冠以高科技技术产品，但在掌握了这一领域的技术范畴来看，中国的逆差实际上是以低廉的人力成本，资源成本和环境成本换来的。而改变这一状况最基本的就是要加速我国碳纤维制品的技术研制和高性能碳纤维原丝的研发。
根据波特的竞争优势理论，一个国家或其特定产业的竞争优势主要体现为基于比较优势而形成的一国或企业的核心竞争力。但是单纯的比较优势不能形成竞争优势，在国际竞争中几种具有竞争优势的是具有垄断性的资源和技术，创新能力是竞争优势的关键。但现在总体上粗放型的经济增长方式还没有根本转变，自主创新的能力还比较低，国际竞争力还主要体现在由低人力资源成本主导的劳动密集性进出口产品上。因此，面对保护期之后多元而白热化的国际竞争市场，我们应当在发挥原有比较优势的基础上，通过创新来提升竞争优势，优化产业结构，将潜在的比较优势转化为国际市场的竞争优势，才能真正实现自身国际竞争力的提升，更好地应对当前的新形势。
波特的竞争优势理论指出，在一国的国际竞争力形成过程中，一国的要素禀赋、需求状况、相关产业或辅助产业、公司的策略、结构和竞争等四大因素对一国竞争优势的形成具有促进或阻碍的作用。因此，一国竞争优势的取得最终落实到其资源合理配置和产业结构的改善之上，所以我们可以从我国的产业布局整体来把握竞争优势。
首先，整合资源，走集约化发展道路。中国的持续高速增长，基本上还是一种外延粗放以规模取向的简单增长方式，与国际竞争力提倡的以效率、质量、环保取向的内涵集约式增长有很大的不同。因此，我们应该通过整合资源，避免低水平的重复建设，使经济在高效率水平上运行。并鼓励有实力的企业“走出去”，到国际市场上去“抢蛋糕”，在竞争中提升自己的竞争力。其次，着眼区域经济，走产业集群发展模式。将那些产品关联性强，价值链长的产业通过整合，形成区域性产业集群。通过集群内部技术外溢、资源共享达到成本降低，并形成自己的核心竞争力。最后，积极引导，加强自主创新能力。在国际贸易中，虽然存在有技术外溢和“干中学”(Learn by Doing)的效应，但是我们仍然要强调高新技术的自主创新能力的开发，而这正是我国当前国际竞争力缺乏的主要原因。我们可以通过政府的政策引导和高校、科研机构的成果产业化，来发展自己国家在未来具有竞争能力的战略性产业。
从技术上而言，制约我国基碳纤维发展的基本因素是原丝质量差和无高精度的碳化装置，国家“ 十二五”的重大科技攻关课题或“863”计划应紧紧围绕此项重点同时也要配套考虑辅料问题。此外， 如何正确处理大丝束和小丝束基碳纤维的关系， 也是我国业界十分关心的问题[4]。
大丝束碳纤维无疑是今后的发展方向之一， 对传统材料和许多产业的更新换代有十分重要的意义， 但考虑到我国目前还处于开发初期约95%以上的市场仍依赖于24K以下的小丝束碳纤维， 特别是军工急需的碳纤维100%为小丝束。从国际上看， 目前小丝束的市场仍占居优势， 而且目前世界需求量最大的T300档次的碳纤维正迅速向T700性能水平过渡， 土木建筑和体育用品用的碳纤维有相当一部分采用的12K T700型产品而大丝束碳纤维的强度指标4.9Gpa是很难达到的， 而且其性能离散系数要比小丝束大这就决定在一些高科技和军工领域以及事关生命安全与要求长寿命的应用领域， 仍需要小丝束碳纤维。有些重要的工业领域如土木建筑虽然也可以选用大丝束碳纤维， 但加固层数要比采用同样性能档次的小丝束碳纤维要多， 才能达到相同的加固水平从而抵消了其价格低的优势。为此在今后相当时期内小丝束碳纤维仍将有其强大的生命力。
3、结论
如上所述，碳纤维制品属于劳动密集型产品的输出，要改变这种状况我们必须要加大实验研究。目前而言，我国的大丝束碳纤维应着力于解决其原丝的国产化和市场开发方面。
参考文献
[1]贺福。碳纤维及其应用技术。化学工业出版社，2004，9
[2] 王秋霞。世界复合材料强国与我国的复合材料现状及发展动向。玻璃钢复合材料，1999，1：1-9
[3] 李金涛，宣昌茂。我国碳纤维增强复合材料的市场状况。现代企业文化。2008，20（96）：6-23
篇7
最强碳纤维新机
华硕BU400商务超极本
在快速、频繁的移动办公过程中，对笔记本电脑的坚固性、移动性、高效性、稳定性都提出了极其苛刻的要求，这些因素也决定了职场人士对商务本的最终选择，而华硕BU400正是一款极具坚固性与高效性的笔记本电脑。
华硕BU400顶盖部分采用为碳纤维材质，可抵挡更大的瞬间冲击力，避免屏幕损坏。顶盖上的编织纹理表面辅以特殊约束涂层并在四周进行了金属圈边处理，以避免坚硬的碳纤溢出。华硕BU400配备全新第三代英特尔酷睿i5- 3317U处理器，搭载于Intel Ivy Bridge平台，更配置了8GB DDR3 1600 MHz高速内存，支持纯SSD固态硬盘和SSD加机械硬盘的混合硬盘模式，具备Intel HD Graphics 4000核芯显卡与NVIDIA NVS 5200M双显卡切换。
华硕BU400
处理器 i5-3317U
内存 8GB DDR3 1600MHz
显卡 HD 4000/NVS 5200M
-冯华
笔记本电脑
创造无限可能
宏碁Aspire P3超极本
日前，全新一代屏幕与键盘可分离的超极本宏碁Aspire P3以全新的“童话”形象隆重登场，为科技男的求爱之路“探索无限可能”。P3是宏碁以触控、可分离的设计理念重新定义的超极本。
宏碁P3的机身以流畅的线条配以金属质感的银色外壳让人眼前一亮，超极本与平板电脑之间的变身也简单易操作，只需从键盘保护套上端边缘处将屏幕轻轻撬出，超极本瞬间成为平板电脑，超轻铝合金材质的宏碁P3机身厚度仅9.95mm，重量仅为790g，犹如一本杂志，便携易用；“穿上”深色皮革质感的键盘皮套后，将屏幕固定在保护套内并固定在键盘上的凹槽处，P3立即变身为功能强大的超极本，展现商务用机的内敛与沉稳。
宏碁Aspire P3超极本
处理器 全新英特尔酷睿i3/i5
屏幕 11.6英寸1355×768十点触控
电池续航 6小时
-王炳晨
一体电脑
安卓一体机
惠普Slate 21 AiO正式上市
8月14日，惠普宣布旗下首款采用Android平台的一体电脑HP Slate 21 AiO将于近日上市。它采用全新的Android 4.2.2操作系统，支持多人账户登录，能够让全家每一位用户都独立定制桌面内容和应用软件。另外，HP Slate 21 AiO还可以与其他采用安卓系统的手机、平板等便携设备共享信息，实现同屏显示。内置无限网卡、蓝牙4.0和Wireless Direct无线打印技术，更是能方便设备间视频、照片等数据的传递。Slate 21搭载了NV Tegra四核心处理器，支持1080p分辨率显示，内置DTS双扬声器，21.5英寸的简约机身，在IPS广视角面板的色彩表现下，能够提供更好的影音效果。总的来看，惠普 Slate 21 AiO的软硬件配置都很全面。
惠普Slate 21 AiO
系统 安卓 4.2.2
处理器 NVIDIA Tegra四核
特色 无线网卡/无线打印
-王宇
耳机
心的震撼
爱戴客N10
随着如今人们对完美音质的追求，市面上针对各种音乐播放器和电脑所必需的周边产品需求越来越大，尤其对耳机的音质要求也越来越高。映泰最近就推出了专门针对Hi-Fi平台使用的iDEQ爱戴客高保真耳机，好的播放源最重要还要有好的播放耳机。
篇8
关键词：碳纤维加固特点 施工工艺
1 概述
在现有桥梁中，有不少桥梁，由于当时设计荷载标准偏低造成历史遗留问题，行车密度及车辆载重越来越大，公路桥梁负荷日趋加重而不得不对已有桥梁进行维修、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的加固效果。在“碳纤维加固技术”出现之后，这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桥梁梁体表面，使两者共同工作，提高桥梁的承载能力，由此而达到对桥梁进行加固、补强的目的。要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可。
2 特点
碳纤维，形态上比人的头发丝还要细100倍，密度不到钢的1/4，但钢度却是钢的4倍，抗拉强度则是钢的7～9倍。碳纤维材料的特点是强度高、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀，在弹性模量方面某些高弹性碳纤维甚至在钢材的两倍以上，并且施工性能与耐久性良好，更可贵的是它还具备可加工性，另外碳纤维材料质量轻、材质薄，单层的粘贴厚度仅1.0mm左右，经过粘贴后单位面积重量不超过1.0kg，经过加工修补不增加原结构自重，不会改变原构件尺寸，既避免了粘贴钢板时所带来的视觉上的粗糙感又达到了较之更好的加固效果。另外，碳纤维加固技术可降低建筑物的加固成本，延长使用寿命。因此，碳素纤维作为新时期的补强材料，而备受社会关注。
3 适用范围
混凝土构件、木结构、钢结构等均可用碳纤维加固的方法进行加固和补修，并且加固后构件承受能力、抗震性能和耐久性能都可以大幅度提高。①混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。②被盐腐蚀的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护与加固。③隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。由于碳纤维加固自身的特点，因此多用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、防震、防裂、防腐的补强及提高设计荷载等级方面。
4 工艺原理
碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀等特点。抗拉强度方面甚至是普通钢筋的十倍左右，弹性模量方面略高于普通钢筋。加固和修复混凝土结构所使用的碳纤维材料主要分为碳纤维材料和配套树脂两种，其中碳纤维材料是一种很好的加固修复材料，在抗拉强度方面是建筑钢材的十倍、弹性模量方面碳纤维材料与钢材相当，但是有些（如高弹性）碳纤维材料的弹性模量甚至是钢材的两倍以上，且施工性与耐久性表现良好；配套树脂主要包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂三种，前两种的功能是提高碳纤维的粘结质量，而粘结树脂的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成复合型的统一体，使它们作为整体共同发挥作用，提高结构构件的抗剪承载力以及加强抗弯性，从而达到对结构构件进行加固和补强的效果。
5 施工工艺
对碳纤维进行加固的流程为：构件表面处理――粘贴面基层处理――涂底层涂料――构件表面环氧腻子修补――贴碳纤维片材――氧化固化―― 涂装。
5.1 对基底处理 按照设计要求采用碳纤维技术对基底进行相应的处理：①对混凝土构件的表面出现残缺、破损和碳化层的部分进行清理，对剔凿、清理、露筋的构件残缺部分进行修补复原，直到结构部件密实部位为止。排查外露钢筋的锈蚀状况，如有则进行必要的处理。②裂缝的修补。通过环氧树脂进行表面涂刷和密封方式处理缝宽小于0.2mm的裂缝，对于大于0.2mm的裂缝用环氧树脂进行灌缝。③对贴片范围的定位、划墨线、按设计要求进行。④打磨结构部件表面凸出部分（模板的段差等）进行整平处理，修复后的高度差不得超过1mm；用磨光机把棱角打磨成半径大于30mm的圆角。⑤用高压水或压缩空气除净构件表面的粉尘，并使其充分干燥。
5.2 涂刷底层树脂 ①把按比例调好底胶主剂和固化剂导入容器内，用搅拌器搅拌均匀，量的大小控制在可使用时间内用完为准。②用滚筒刷把底胶均匀地涂刷，注意直横涂抹均匀，自然风干。需要涂刷两层时，应在第一层指触干燥后再涂刷第二层。③底胶固化后，表面有凸起部分时要用磨光机或砂纸磨平。④当气温低于5℃，相对湿度大于85%，混凝土表面含水率在8%以上，以及因降雨或结露而没有有效的保证措施时，不能进行施工，要根据温度、湿度选择适当的底胶。
5.3 找平处理 ①用环氧腻子对结构部件表面凹陷部位进行填平，直到修复平整，内角（起拱段差、等）用环氧腻子填充进行整平处理。②找平胶涂刮后，表面上的糙纹，应用砂纸打磨平整。③整平胶料固化后，方可进行下一道工序。
5.4 粘贴碳纤维片 ①在运输、储存、剪切、粘贴碳纤维片时，确保碳纤维质量严禁弯折。贴片时用钢直尺和壁纸刀按规定尺寸裁剪纤维片。②碳纤维片接头，其受力方向（顺纹方向）每端的搭接长度不应小于200mm，若粘贴层数超过3层，该搭接长度不应小于300mm；对非受力方向（横纹方向）每边的搭接长度可取100mm，当平行粘贴多条碳纤维板时，两板之间空隙应不小于5mm。③对树脂主剂和固化剂按规定比例进行配比，利用滚筒刷均匀地涂刷黏结树脂。④贴片。用碳纤维片和树脂进行粘连，用橡皮滚筒沿着纤维方向在碳纤维片上进行滚压，接触面之间不要有空气，这样可以使树脂渗入碳纤维中，并使纤维片的铺层均匀压实，无气泡出现。
5.5 碳纤维片养护 ①碳纤维片的粘贴。达到初期固化前需要自然养护24h，并确保固化期间不受影响。②碳纤维片粘贴后，对满足设计强度所需自然养护的时间的规定：平均气温在10℃以下时，需要2周；平均气温在10℃以上20℃以下时，需要1～2周；平均气温高于20℃时，需要1周。在自然养护期间应避免物体硬性冲击贴片。
5.6 涂装 根据需要可以在树脂固化后加固、补强构件表面，并涂刷耐火涂层和色彩。
6 施工注意事项
6.1 碳纤维片材选择 检查是否均匀。只有分布排列均匀的碳纤维束，经加复合工成后，才能保证材料整体受力均匀；若碳纤维片材均匀性不好，会因为构件受力不同导致纤维片受力不均，最后不能充分显碳纤维补强的效果。因此，要保证加固质量，要择均匀性较好的碳纤维片材。
6.2 碳纤维（片材）粘贴 ①进行碳纤维片材表面处理和粘贴，首先对加固设计部位进行放线定位。②碳纤维片材裁剪。按照要求的尺寸对碳纤维片材裁剪，使裁剪后的织物宽度保持在100mm到150mm之间。③清理碳纤维片材表面的粉尘并擦拭干净。进行两层粘贴时，底层碳纤维片材两面都要擦拭干净。④碳纤维片材擦拭干净再涂刷粘结树脂，胶层应呈凸起状且平均厚度不小于2mm。⑤把涂有粘结树脂的碳纤维片材用手轻压。沿着纤维片材方向用橡胶滚筒均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实粘贴良好。⑥通过连续粘贴的方式进行两层碳纤维片材的粘贴。如果不能粘贴，那么对底层碳纤维片材重新进行清洁处理。⑦碳纤维的配套用胶要远离火源，避免阳光直射。配置及使用时必须保持良好的通风。⑧考虑环境湿度对树脂固化的负面影响。混凝土的粘贴部位含水率不宜小于4%，且不应大于6%。⑨把按规定比例配制好的树脂放入容器，进行搅拌直到色泽均匀。搅拌用的容器内不能有油污及杂质。⑩根据季节和温度，需要使用不同型号的粘贴树脂确保粘贴的质量。这样才能把握对树脂施工时的可操作时间和固化时间。
7 碳纤维加固效益优势
采用碳纤维方式进行加固，在费用方面与一般的粘贴钢板法差不多，与传统加固法相比，采用碳纤维加固法优势表现在：高强高效、施工便捷，不改变原结构物的结构外观，不会对原结构造成损害，后期维护费用低并且施工质量有保证。化学结构稳定，耐腐蚀性以及抗疲劳性能等方面更加突出，并且没有湿作业，现场不需固定设备，场地占用少。在工期和条件方面具有明显的优势，采用碳纤维加固法加固效果好，适用范围广，质量有保证，经过碳纤维加固修补后，基本不增加原结构自重，更不会改变原构件尺寸。
参考文献：
[1]任振华.碳纤维加固桥梁技术实用研究[J].价值工程，2011（19）.
篇9
[关键词]峰谷电价 碳纤维采暖 智能分时控制 间断性加热
中图分类号：TU832.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0150-01
碳纤维是一种纤维状碳材料，强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、热力学性能十分优异的新型材料。
目前，碳纤维在替代采暖材料核心发热体上有良好的应用。在德国、日本等发达国家很多节能采暖设备的核心发热体已逐步升级到碳纤维材料。碳纤维材料在采暖方面的应用主要利用了材料的耐腐蚀并抗氧化，高稳定性，寿命更长，热换率高达98%以上等特点。有着金属、PTC等电热体不可比拟的优势。
一、碳纤维采暖的原理及主要特点
碳纤维采暖是利用电力通过碳纤维分子活动振荡做布朗运动取得热量。这种取暖方式充分利用了热量的三种传播方式，即：热传导，热对流和热辐射。其主要特点有：
1、升温迅速，电热转换效率达98% 以上，省电节能。2、远红外辐射率高，8―15μm 远红外低温辐射对人体有益。3、化学性能稳定，发热体抗氧化性能好，不易老化，经久耐用。4、电阻值稳定，发热均匀，发热温度、发热能量可随电线长度、电压进行调节控制；断线不起弧，有效杜绝火灾的发生。5、抗拉强度高。在相同的电流负荷面积下，碳纤维的强度比金属丝高6―10倍；重量轻，有效减轻构件重量，从而提高了构件技术性能。6、使用寿命长。
二、碳纤维采暖的节能性
以山东某公建项目为例，对碳纤维采暖方式的节能性进行介绍和测算，本项目供暖建筑面积为6905.87O，现利用碳纤维采暖为建筑提供冬季热源。
1、方案设计依据
1.1 负荷参数 按敷设面积85w/m2计算，碳纤维采暖总功率为：267.72kw。
1.2 使用时间 本项目冬季供暖时间为130天（11月10日至次年3月20日）。
1.3 电价政策 山东冬季电价政策如下：
高峰时段（8h）8：30-11：30，16：00-21：00，电价为1.1744元/度；平电时段（8h）7：00-8：30，11：30-16：00，21：00-23：00，0.7829元/度；低谷时段（8h）23：00-次日7：00，0.3915元/度.
效益分析按照高峰、低谷、平段电价及不同负荷情况运行的天数进行计算。
2、采暖费用分析
2.1按照峰谷电价政策制定运行方案
根据当地气候特点，划分下列四个供暖阶段
（1）室外温度在-10℃以下，约10天，碳纤维运行时间为5.5h
（2）室外温度在-10℃～-5℃，约35天，碳纤维运行时间为4.5h
（3）室外温度在-5℃～0℃，约55天，碳纤维运行时间为3.5h
（4）室外温度在0℃以上，约30天，碳纤维运行时间为2.5h
整个采暖季平均每天运行4.3h。碳纤维采暖为间断性加热，温度设定好后，有1～9℃的温控容差（可调节），不会频繁启动。按照合理避峰原则，制定各供暖阶段的运行方案：
5：00～7：00为谷电时段，最大程度为建筑升温；7：00～8：30为平电时段，继续为建筑物升温；8：30～11：30为峰电时段，保障室温良好的情况下，减少开启时间；11：30～16：00为平电时段，维持室温；16：00～23：00为峰电、平电时段，考虑到夜间公建建筑使用情况，设为防冻模式，可不开启；23：00～次日5：00为谷电时段，利用谷电维持室温至15℃。
2.2各供暖阶段的运行时间分布
（1）室外温度Q-10℃时，碳纤维采暖的运行时间分布
5：00～7：00，设定温度为20℃，运行2h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行1h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1.5h；每天共运行5.5h。
（2）室外温度-10～-5℃时，碳纤维采暖的运行时间分布
5：00～7：00，设定温度为20℃，运行2h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0.5h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1h。每天共计运行4.5h
（3）室外温度-5～0℃时，碳纤维采暖的运行时间分布
5：00～7：00，设定温度为20℃，运行1.5h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1h。每天共计运行3.5h
（4）室外温度≥0℃时，碳纤维采暖的运行时间分布
5：00～7：00，设定温度为20℃，运行1h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行0.5h。每天共计运行2.5h。
2.3碳纤维采暖运行费用
（1）室外温度在-10℃以下，约10天，运行费用为0.84万元；（2）室外温度在-10℃～-5℃，约35天，运行费用为2.38万元；（3）室外温度在-5℃～0℃，约55天，运行费用为2.88万元；（4）室外温度在0℃以上，约30天，运行费用为1.26万元.
整个冬季碳纤维采暖共运行130天，运行费用为：7.36万元，折合18.50元/（采暖季*平方米）.
若采用市政供暖，供暖费用为：14.68万元，折合35.94元/（采暖季*平方米）。合理应用碳纤维采暖每年可比市政供暖节约7.32万元，减少了近50%的运行费用，极大地降低了冬季采暖成本。
四、碳纤维采暖造价分析
地暖造价包括：发热主线、挤塑板、主线连接线、钢丝网、铝箔反射膜、裸铜接地线、温控器等的主辅材料费、人工费、杂费、管理费、税金等。合计碳纤维采暖每平米造价约为：116.1元/平米，总造价为 ：46.20万元
若采用市政供暖，其造价包括：市政供暖管网的建设配套费（55元/平米）、供热机房建设、水地暖敷设、辅材费、人工费、税金等。合计市政供暖每平米造价为150.8元/平米，总造价约为60万元。采用碳纤维采暖可减少初投资13.8万元。
五、结论
综上所述，碳纤维采暖较市政供暖可节约大量初投资和运行费用。碳纤维智能采暖系统可自主控制，集中控制实现分层、分户计量。温控器可智能编程，划时段分区域按需供热。可见，碳纤维采暖的分时控制特点与峰谷电价政策可有效结合，在不影响供暖效果的情况下减少峰电运行时间，合理降低采暖费用。
参考文献
[1]王春萌；张大鹏；；碳纤维发热装置控制系统的设计[J]；农业网络信息；2013年01期
[2]付玉；碳晶电热板用于室内局部辐射采暖的研究[D]；哈尔滨工业大学；2011年
篇10
【关键词】桥涵盖板；病害；碳纤维布加固原理；施工工艺；工程性能评价
1 桥涵盖板病害产生原因
近年来载重汽车吨位的不断增大，许多桥涵的盖板出现了混凝土开裂、风化露筋、钢筋锈蚀等严重病害，桥涵盖板的承载力下降。该病害严重地影响到公路行车安全，急需对发生病害的桥涵盖板进行加固处理。
2 碳纤维布性能指标和加固原理
碳纤维聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 加固混凝土结构，是近十年来在发达国家中新兴的成熟的加固技术，也是国内工程界日渐关注和发展中的加固应用技术。
2.1 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3 500 MPa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为23 000 MPa-43 000 MPa，亦高于钢。因此，CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达2000 MPa/(g*m3)以上，而A3钢的比强度仅为59 MPa/(g*m3) 左右，其比模量也比钢高。碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维，含碳量都在95%以上，目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯睛纤维(PAN)和中间相沥青，各国生产碳纤维主要是以聚丙烯睛纤维为原料，经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝(直径5 pm--10 pm)。我国CECS 146-2003碳纤维QD片材加固混凝土结构技术规程规定的碳纤维布的主要力学性能指标要求如表1所示。
2.2 碳纤维增强复合材料加固修补桥涵盖板技术，是利用专门配制的粘结剂将碳纤维片粘贴在桥涵混凝土盖板构件需补强加固部位表面，使混凝土与碳纤维片形成一体，共同工作的加固修补方式。碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。钢筋混凝土盖板的抗弯加固，是通过将碳纤维布粘贴于构件受拉区，代替或补充钢筋的受拉性能，从而提高构件的抗弯承载力。粘贴碳纤维后，在构件受拉区混凝土开裂前，碳纤维的应变很小;在混凝土开裂后，碳纤维布逐渐参与共同工作，应变增长加快;而在钢筋屈服后，碳纤维布充分发挥作用，应变增长迅速加快，其高强高效的性能得以充分体现。钢筋混凝土盖板的抗剪加固，是将碳纤维粘贴于构件的受剪区， 这里碳纤维的作用类似于箍筋。在构件屈服前，碳纤维的应变发展缓慢，所达到的最大应变值也较小;在构件屈服后，箍筋的作用逐渐被碳纤维代替，碳纤维的应变发展加快，应变值要高于箍筋的应变值，而箍筋所起的约束作用减小，其应变发展缓慢。
3 施工工艺及技术要点
桥涵盖板加固工程的施工日期要安排在雨季前或雨季后，以减少雨水对工程的影响。其施工工序为：施工准备；卸荷；混凝土表面处理；配置、涂刷底胶；找平面层并配置找平胶；粘贴碳纤维片材；保护。
3.1 施工准备：认真阅读设计图纸，根据实际情况拟定施工计划，备齐施工所需的各种材料及机具。
3.2 加固前应对所加固的构件尽可能卸荷。
3.3 混凝土表面处理：清除桥涵盖板底面剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，对于较大面积的劣质层在凿除后用环氧砂浆进行修复。用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，将混凝土面层打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥20mm)。用吹风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。
3.4 配置、涂刷底胶：按主剂:固化剂=2:1的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。用滚筒刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后再进行下一工序施工。一般固化时间为2～3d。
3.5 配置找平胶（FE胶）并找平面层混凝土盖板表面凹陷部位用FE胶填平，模板接头等出现高度差的部位应用FE胶填补，转角处用FE胶修补成光滑的圆弧，半径不小于10mm。
3.6 粘贴碳纤维片材：按尺寸裁剪碳纤维布，调配、搅拌粘贴碳纤维材料的加固专用胶（FR胶），搅拌至色泽均匀，然后用滚筒刷均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，将碳纤维布拉紧展平并铺在涂有FR胶基面上，用特制滚子反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使FR胶充分浸透碳纤维。碳纤维沿纤维方向的搭接长度不小于100mm，碳纤维端部固定用横向碳纤维固定。多层粘贴重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥进行下一层的粘贴。在最后一层碳纤维的表面均匀涂抹FR胶。其厚度为1～2 mm。
3.7 保护：加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护。
4 碳纤维加固工程性能评价
4.1碳纤维材料性能评价
碳纤维的弹性模量与钢材较为接近，极适合于钢筋砼结构的加固修复，同时，碳纤维的抗拉强度为普通钢材的10倍，在达到相同加固效果的情况下，碳纤维的用量比钢材少得多。
碳纤维重量仅为200-300g/m2，约为3mm厚钢板的1/100，几乎不增加结构自重，不会引起结构的连锁补强。
根据有关资料，在弱酸环境中，经过一万次的冻融循环，干湿交替，一定光照时间，70℃热水中浸泡30天等作用下，碳纤维的耐久性能、抗腐蚀性能、耐老化性能均无降低，疲劳强度仍保留80％。
4.2 碳纤维工程技术经济性能评价
与传统的加固技术相比，碳纤维加固砼技术具有良好的经济性能，虽然表面上看，碳纤维材料价格相对要高一些，但实际用于加固工程时，其综合造价却较低。碳纤维加固工程不需要大型施工机具和辅助机械，节省了台班费用；碳纤维属于轻质柔性材料，易于施工，降低了人工费用；碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，不需要定期维护，节省了维护费用；当碳纤维批量使用时，其材料价格也不断下降。
5 结论
碳纤维材料在结构加固工程中的应用越来越广泛，在已有的加固方法中，碳纤维材料以其优异的力学性能，简便的施工工艺与良好的效果得到普遍认同。
碳纤维补强加固混凝土结构技术作为一种技术含量高的建筑物补强加固方法，具有很高研究，推广价值和社会经济效益。
参考文献：