GB 50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中规定:对重要结构,必须选用聚丙烯腈基(PAN基)12K或12K以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维。其性能指标需要符合GB 50728-2011。
根据GB 50728-2011中的要求,高强Ⅰ级碳纤维布的抗拉强度标准值要达到3400MPa,考虑到碳纤维在编制过程性能折损等问题,要保证高强Ⅰ级碳纤维布性能稳定且符合要求,建议选择T700以上、12K或12K以下小丝束PAN基碳纤维原丝。
T700,指的是碳纤维的品级,通常以拉伸强度指标作为衡量标准。T700抗拉强度应达到4900MPa,目前也仅有12K小丝束碳纤维原丝可以达到T700。
需要指出的是,对重要结构,必须选用聚丙烯腈基(PAN基)12K或12K以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维,主要原因是因为小丝束抗拉强度十分稳定,离散性很小,其变异系数均在5%以下,且胶液容易浸润、渗透,故在生产和使用过程中,均能对其性能和质量进行有效控制;而大丝束则不然,其变异系数均在高达15~18%,甚至更大。
由此可见,符合高强Ⅰ级碳纤维布所需原丝要求的厂家并不多。小丝束碳纤维性能优异但价格较高,一般用于航天军工等高科技领域,以及体育用品中产品附加值较高的产品类别。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低,往往运用于基础工业领域。
随着碳纤维产能的释放,将会出现采用价格较低的大丝束或者等级较低的碳纤维原丝替代小丝束碳纤维的情况,致使碳纤维布的质量鱼龙混杂,进而影响碳纤维加固的寿命,因此,通过正规渠道,选择高品质、质量稳定的碳纤维布,是避免碳纤维布加固“短命”问题的有效措施之一。
此外,碳纤维片材与混凝土界面的粘结性能受多种现场施工工序影响,比如基面的处理、环氧胶粘剂的刚度、基面平整度等多因素的影响,比如基面平整度差,致使碳纤维弯曲,产生垂直应力,导致碳纤维拔出、断裂等破坏。
碳纤维布加固效果发挥的限制因素较多,需要保证碳纤维在加固过程中的顺直,充分浸胶,胶粘剂与界面的有效粘结等,而这些要求在实践环节达到,难度还是非常大的。此外,随着碳纤维产能的大量释放,价格较便宜的大丝束、低等级的碳纤维原丝涌入市场,不符合加固要求的碳纤维布比例必将增加,这将在很大程度上加剧了碳纤维加固“短命”问题的发生概率。
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