[发明专利]一种提高碳纤维布张拉性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高碳纤维布张拉性能的方法。

背景技术

在结构表面用树脂等粘结剂粘贴连续纤维增强聚合物复合材料(Fiber ReinforcedPolymer，FRP)的加固方法，作为一种新型有效的土木建筑结构加固增强技术最近被越来越广泛应用，特别是比强度和比模量高的碳纤维在实际结构加固增强中的使用量特别大，由于该施工方法具有良好的施工性及优良的耐腐蚀性等优点，而被广泛地认可和应用，现已渐渐取代传统的加固方法而成为主要的加固施工方法。连续纤维复合材料的预应力加固即PC加固技术已经得到广泛研究，并不断取得进展，实验表明预应力加固技术在提高结构的性能及抑制结构裂缝扩展等方面有显著的效果，能够达到实际的施工要求。

然而，当将连续纤维材料含浸硬化后的FRP复合材料粘贴在表面存在一定凹凸的混凝土表面时，即使在实验室也很难得到理想的粘结性能，而且含浸后的FRP缺乏柔韧性而不能弯曲从而增加了运输等方面的难度。因而，将无含浸的纤维布拉伸含浸后用树脂粘贴在结构上的加固增强技术可以作为解决上述问题的一个有效方法。但是，通过发明者的大量试验研究发现对于长度为2m的普通碳纤维布，当张拉到其含浸布的张拉强度的10％时，便开始出现逐渐的纤维断裂，当拉伸到其含浸布张拉强度的30-40％时整个纤维布便会断裂，并随着试件长度的增加其张拉强度还进一步的降低。而对于普通玻璃纤维，无含浸布也只能张拉到其含浸布张拉强度的30-40％，但在整体断裂之前几乎没有出现纤维的先期断裂，而无含浸玻璃纤维布中纤维的断裂集中在其张拉强度的30-40％范围之内。

发明内容

本发明的目的是开发一种简便实用的提高碳纤维布张拉性能的方法。

本发明所提供的提高碳纤维布张拉性能的方法，是将碳纤维布与一种或几种高延性纤维布进行混杂，所述高延性纤维布的极限拉伸应变大于所述碳纤维布的极限拉伸应变，并在达到其极限张拉应变之前不出现明显的逐渐断裂现象。

其中，碳纤维布与高延性纤维布的层数比可为5∶1-15。

常用的高延性纤维布可选用E玻璃纤维布、玄武岩纤维布、T玻璃纤维布和聚乙烯纤维布等，但其前提条件是：1)此类高延性纤维布在无含浸状态下的极限拉伸应变应至少要大于无含浸碳纤维布的极限张拉应变，通常大于9000με；2)在达到其极限张拉应变之前，不出现明显的逐渐断裂现象，即几乎处于无损状态。

为了保证更均匀的对混杂后的纤维布进行张拉，碳纤维布与高延性纤维布还可进行部分含浸。所述含浸的间隔长度为400mm-3000mm，含浸的间隔数没有特定的限制，可根据实际的工况条件而定。

本发明通过将碳纤维布和高延性纤维布进行混杂，利用普通高延性纤维布较高的极限应变和良好延性，在碳纤维受力逐渐出现断裂时，高延性纤维布处在相对比较低的应力状态还具有充分的被张拉余量，可以充分承担由于碳纤维逐渐断裂所转移的载荷和产生的冲击，从而有效地提高无含浸碳纤维布的张拉性能，能达到其设计值的60％以上，极限应变达到9000～10000με。本发明方法简单实用，所用的高延性纤维布成本低廉，可以广泛应用于土建、交通及能源结构加固等领域。

附图说明

图1为高延性纤维布的载荷-应变曲线；

图2为混杂纤维布的尺寸构造图；

图3为混杂纤维布的载荷-应变曲线；

图4为混杂纤维布的载荷-应变曲线；

图5为最大载荷及其分散性图；

图6为断裂应变及其分散性图；

图7为计算的断裂应变图；

图8为混杂纤维布的尺寸构造图；

图9A、图9B为混杂纤维布的尺寸构造图；

图10为混杂纤维布的载荷-应变曲线；

图11为含浸间隔数与断裂应变曲线；

图12为试件1D1C1的载荷-应变曲线。

具体实施方式

一、实验材料

碳纤维布选用较普通的PAN系高强度碳纤维布(C1)；2m长的无含浸碳纤维布只能张拉到其设计强度的30～40％，而且当张拉到其设计强度的10％时开始出现微观断裂损伤。