碳纤维行业起步于 20 世纪 60 年代,日本进藤昭男发明了以 PAN 纤维为原料制取碳纤维的方法,为碳纤维工业化发展奠定了基础。70-80年代,碳纤维复合材料在航天航空结构上的工程化得以应用和批量生产。同一时期,碳纤维作为战略物资,被列入对华禁运名单。虽然国内碳纤维行业起步较早,但前期严重依赖进口技术设备,产品质量及生产效率低下。直到21世纪初,在国家战略科学家师昌绪的推动下我国碳纤维的产业化研制提上日程,以中复神鹰、恒神、威海光威等为代表的国内碳纤维企业解决了碳纤维的“卡脖子”问题,才逐渐打破国外技术封锁,逐步缩小与世界碳纤维先进生产技术的差距。截至2022年,我国已拥有251项碳纤维相关技术专利,全球占比22.35%,仅次于美、日之后。
技术壁垒突破助力国产化进程,以卡本战略合作伙伴中复神鹰为例。2012年在国内率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术,打破了国外的垄断,实现了自主化生产,成为我国唯一、世界第三个掌握该工艺的企业。2018年牵头完成的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目荣获国家科技进步一等奖。2019 年实现干喷湿纺 T1000 级超高强度碳纤维工程化,提升了我国碳纤维行业整体技术水平。公司产品核心指标对标日本东丽,其中SYT45S、SYT49、SYT49S 属于T700 级碳纤维,SYT55S 属于T800 级碳纤维,SYT65 属于T1000 级碳纤维,部分产品的性能甚至超越日本东丽同级别碳纤维产品。质量过关性能优异的原丝,对加固后结构的安全有着极其重要的意义,卡本坚持选用高品质碳丝,并对国产碳纤维始终抱有极大信心。早在2014年就与中复神鹰开展合作,从碳纤维原丝性能检测到实验验证,从小批量使用到长期战略合作关系,卡本始终用严谨而又饱含热情的行动持续助力国产碳丝的发展。2022年底,卡本与中复神鹰就未来一年的深度合作进行会商,形成新的战略合作方案,协同产业链上下游资源,共同探索碳纤维在建筑结构领域新的应用方向和解决方案。今年5月24日,卡本应邀参加中复神鹰年产2.5万吨高性能碳纤维项目全面投产暨供应链大会并在大会颁奖典礼中荣获“战略合作伙伴”荣誉纪念奖牌。
碳纤维材料优异的特点,使得其在建筑加固领域的应用有着巨大的优势。碳纤维加固补强技术,是利用碳纤维材料来粘贴在混凝土结构的表面,从而实现对混凝土结构加固和补强的一种新型技术,常用加固补强材料包括碳纤维布、碳纤维板、碳纤维网格等。
碳纤维布加固
碳纤维布加固是利用胶粘剂把碳纤维布粘贴在混凝土受损部位,使之与混凝土共同受力,达到加固补强受损构件的承载能力和使用功能的目的。碳纤维布加固常适用于解决建筑桥梁与梁、板、柱、墙等各种结构荷载的增加、工程使用功能的改变等结构问题。西安某项目梁板等主要构件均出现不同程度破坏,该项目针对楼板、梁出现的裂缝及变形病害,采用粘贴卡本碳纤维布或粘钢加固方法进行加固。
碳纤维板加固
碳纤维板材的加固方法主要是将板材粘贴于构件的受力部位,提高该区域的承受力,从而提高构件的抗弯和抗剪能力,常用于工民建大跨度结构加固、板抗弯加固、控制裂缝加固,板梁、箱梁、T梁的抗弯加固以及钢筋混凝土桥梁控制裂缝等。卡本新型加固系统预应力碳纤维板加固系统是变被动加固为主动加固。对碳纤维板施加预应力而产生的反向弯矩,可抵消一部分初始荷载的影响,大幅度提高钢筋混凝土构件的强度和刚度,同时有效减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝产生。
潘青线八道沽桥承载力不足、存在较多裂缝,该项目采用卡本预应力碳纤维板加固系统及智能预应力碳纤维板加固系统对桥梁实施加固,不仅实现预应力张拉施工过程的实时在线监测,也能实现桥梁承载力变化的远程实时监测,为完工后运营期碳纤维板预应力实时情况提供数据依据,实时掌握梁体实际受力状态。
碳纤维网格加固
碳纤维网格加固系统是通过碳纤维材料与专用湿法喷射混凝土砂浆共同作用,实现碳纤维网格与混凝土构件粘接,形成砂浆-网格-砂浆的“三明治”结构,达到共同受力的效果,被广泛应用于桥梁、古建筑、砌体结构加固。北京市东城区法华寺街商品房楼板承载力不足需要进行结构加固,该项目通过碳纤维网格加固系统对结构板进行加固。
目前碳纤维加固已经在我国有了广泛的应用,加固修复的应用领域有:民建、桥梁、文保建筑等。下面我们就通过卡本案例来分析碳纤维加固是如何让不同领域的建筑焕发新生的吧。
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作为专业深耕加固材料十四载的卡本,将与中复神鹰共同在碳纤维应用领域持续探索,不断进行产品研发升级,为您带来持续稳定的高品质碳纤维复合材料加固产品,以及更为优质的服务,与您一起守护建筑结构安全,成就美好生活!