탄소섬유의 발전과 응용은 1850 년의 탄소사로 거슬러 올라갈 수 있으며, 이후 연구와 응용은 줄곧 정체되어 있다. 1950 년대에 공업기술의 발전과 군사공업의 요구에 따라 탄소섬유의 연구와 생산은 원사의 선택과 고온탄화의 공업화 생산 공정을 해결하여 탄소섬유의 응용을 새로운 단계로 접어들게 하였다. 우선, 항공 우주 등 군사 분야에 사용되어 선진 민용업으로 점차 확대되어 최근 10 년 동안 건설공사의 구조보강에 쓰이기 시작했다.
탄소섬유와 흑연섬유를 통칭하여 탄소섬유라고 하며, 탄소 함유량은 95% 이상이다. 탄소는 고온고압에서만 녹을 수 있으며 탄소를 직접 사용하여 탄소섬유를 준비할 수는 없습니다. 이론적으로, 어떤 유기섬유라도 탄화한 후에 탄소섬유를 만들 수 있다. 사실, 현재 유일하게 산업적인 전구체는 폴리아크릴로니트릴섬유와 중간상 아스팔트이며, 탄소섬유는 각국에서 주로 폴리아크릴로니트릴섬유로 생산된다. 고온탄화 등 특수공예를 거쳐 초극세사 필라멘트 (지름 5~ 10μm) 로 가공해 단사의 강도를 높이고 일정량의 섬유 표면적을 증가시켜 수지와의 결합을 강화하는 데 도움이 된다.
과거에는 탄소 섬유 강화 기술의 응용을 제한하는 요소 중 하나가 원사와 완제품의 가격이었다. R&D 성공 시 탄소섬유 원사 1 킬로그램당 가격은 KLOC-0/000 달러 이상으로 30 달러 이하로 떨어졌습니다. 탄소섬유 원사 생산량이 가장 높은 나라는 여전히 일본과 미국이고, 일본, 프랑스, 스위스, 대만성의 제품은 이미 탄소섬유 직물과 함께 중국 본토 시장에 진출했다. 수입 원사로 직조한 국산 탄소섬유 직물도 시장에 진출하기 시작했고, 시장 경쟁이 치열해지고 가격도 점차 하락하고 있다.
용도: 탄소 섬유 완제품은 주로 섬유 천, 섬유판, 방망이, 강재, 단섬유 등과 같은 토목 공학에 사용됩니다. , 각각 다른 적용 범위가 있습니다. 현재 탄소섬유 천 (조각) 은 보강 공사에서 가장 널리 사용되고 있다. 탄소 섬유 천에 일반적으로 사용되는 사양은 200g/m2 및 300g/m2 이며 두께는 각각 0. 1 165438+ 입니다. 탄소 섬유 복합 보드 두께는 일반적으로 1.2~ 1.4mm 이며 3~4 층 탄소 섬유 천은 수지에 함침되어 경화됩니다. 주로 보, 슬래브를 보강하는 데 사용됩니다. 섬유판이 강화된 구조는 외관이 정연하고 시공은 간단하지만 원자재 단가가 높아 국내에서는 광범위하게 적용되지 않는다.
고성능 탄소섬유 천의 가장 중요한 지표는 여전히 강도, 탄성 계수 및 부러진 신장률입니다. 일반 인장 강도는 3500 Mpa 이상이고 탄성 계수는 230000 Mpa 이상이며 연신율은 65438 0.4% 이상입니다. 구조 보강은 주로 탄소섬유의 높은 인장 성능을 이용하며, 철근 콘크리트 구조의 빔, 판, 기둥, 프레임 노드를 보강하는 데 널리 사용되며, 고대 건물이나 석조 구조물의 수리, 수리 및 복원에도 적용됩니다. 1995 사이신 지진과 대만성 지진 이후 탄소섬유는 내진보강재와 기술의 지위로 더욱 발전하고 확정됐다.
최근 몇 년 동안, 국내 많은 고교, 과학 연구 부문, 각 주요 설계원 모두 탄소섬유의 응용과 연구에 참여했다. 현재 국가는 아직 정식 설계 및 시공 규범을 반포하지 않았다. 건설부가 확정한 연구 프로젝트에서는' FRP 가 도시 교량 보강 보수',' 탄소섬유 강화 콘크리트 구조 신기술' 등의 과제가 있어 탄소섬유의 응용 연구가 국가의 주목을 받고 있다.
구조: 굽힘 부재의 경우 보강 철근 부족을 보충하기 위해 인장 영역에 탄소 섬유 천을 붙여넣고 보의 양쪽에 탄소 섬유 천을 붙여넣어 보의 전단 능력을 높입니다. 콘크리트 기둥 외부에 감겨 콘크리트의 측면 변형을 제한하여 기둥의 하중력을 높이고 기둥의 축 압력비를 높일 수 있습니다. 트러스를 감싸는 접합부는 접합부의 전체 강도를 향상시킬 수 있습니다. 탄소 섬유 천의 층 수는 계산에 의해 결정될 수 있다. 각 층의 공통 작동 계수, 피로 저항 및 취성 파괴를 고려하여 일반적으로 5 층을 초과하지 않는 것이 좋습니다. 역학 성능에서 볼 때, 단일 레이어는 다중 레이어보다 좋고, 좁은 폭은 폭 폭보다 낫다. 필요한 경우 100 mm 보다 작지 않은 세로 겹침으로 탄소 섬유 끝의 안정적인 고정을 보장하기 위해 계산 요구 사항 외에 필요한 시공 조치를 취해야 합니다.
본딩: 접착제의 성능 및 본딩 공정은 보강 부재와 탄소 섬유 천의 공동 힘을 보장합니다. 접착제는 접착된 인터페이스와 탄소섬유 천에 높은 접착 강도와 강도를 필요로 하며, 접착된 인장 강도, 압축 강도, 특히 전단 강도는 콘크리트의 해당 강도보다 훨씬 높아야 합니다. 접착제는 인터페이스 및 탄소 섬유 천에 대한 침투성과 호환성이 우수하고 충격, 피로, 노화 방지 등의 우수한 성능을 갖추어야 하므로 전용 접착제를 사용해야 합니다.
완벽한 시공 공예는 보강 효과의 중요한 요소이다. 주요 요구 사항은 스티커를 청소하고, 고치고, 평평하게 하고, 건조하고, 습기를 방지하는 것입니다. 전용 공구로 탄소섬유 천에 고점도 접착제를 바르고, 적당한 롤러로 접착제를 완전히 단사에 담그다. 거품을 제거하고, 껍질을 벗기거나, 선을 어지럽히거나, 구부리거나 왜곡하지 마십시오. 정교한 공예와 잘 훈련된 근로자는 효과적인 접착 면적을 99% 이상으로 하여 탄소섬유의 성능을 진정으로 발휘할 수 있다.
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