耒陽一文了解我國碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀及在建筑加固領域的常見應用

時間: 2024-04-16 12:30:35來源: 湖南省中鵬加固建筑工程有限公司

碳纖維是一種集結(jié)構材料與功能材料于一身、具有多種優(yōu)異性能的新材料，被稱為“21世紀新材料”、“黑黃金”。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的不斷發(fā)展，碳纖維正逐漸成為全球工業(yè)領域的焦點。
碳纖維可以按照原絲類型、絲束大小、力學性能、形態(tài)等不同維度進行分類。
按原絲類型分類，可分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。其中，由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其他更為簡單，產(chǎn)品的力學性能優(yōu)良，用途廣泛，因而自20世紀60年代問世以來，取得了長足的發(fā)展，其產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上，成為當今碳纖維工業(yè)生產(chǎn)的主流
按絲束大小分類，分為大絲束工業(yè)級、小絲束宇航級。按力學性能分類，分為通用型碳纖維、高強型高性能碳纖維、高模型高性能碳纖維、超高強型碳纖維和超高模型碳纖維。
碳纖維的制造并非一蹴而就，完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程，建設一條世界生產(chǎn)線以及設備組裝需要大量資本和運行時間。除此之外，碳纖維的制造工藝包含預氧化、炭化、預浸料等多個復雜工序。因此碳纖維的產(chǎn)業(yè)鏈不僅意味著資金壁壘高，還需要高水平的技術支持，導致許多企業(yè)難以涉足碳纖維產(chǎn)業(yè)。
我國在碳纖維產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要地位。2021年，中國大陸地區(qū)超過美國，成為全球更大產(chǎn)能國，產(chǎn)能達到6.34萬噸，占全球總產(chǎn)能比重超過30%。我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，市場集中度整體較高，尤其在丙烯腈、原絲及碳纖維產(chǎn)能方面，2020年和2021年，我國的CR5產(chǎn)能集中度都超過了75%。
  目前我國原絲及碳纖維的生產(chǎn)能力主要由吉林化纖、中復神鷹、寶旌碳纖維、恒神股份等制造商集中掌握，其余企業(yè)產(chǎn)能份額占比較小。
  近年來，隨著政策支持及國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)廠商技術進步，碳纖維行業(yè)市場需求不斷上升。2021年我國碳纖維需求量為6.24萬噸，國產(chǎn)碳纖維供應量為2.93萬噸，若國產(chǎn)碳纖維全部供應于國內(nèi)需求，國產(chǎn)化率約為47%，國產(chǎn)替代趨勢明顯。未來，隨著我國碳纖維原材料國產(chǎn)替代加速，我國碳纖維行業(yè)整體亦將實現(xiàn)國產(chǎn)替代的突破，推動國產(chǎn)碳纖維復合材料在下游的廣泛應用。
  碳纖維材料優(yōu)異的特點，使得其在建筑加固領域的應用有著巨大的優(yōu)勢。碳纖維加固補強技術，是利用碳纖維材料來粘貼在混凝土結(jié)構的表面，從而實現(xiàn)對混凝土結(jié)構加固和補強的一種新型技術，常用加固補強材料包括碳纖維布、碳纖維板、預應力碳纖維板、碳纖維網(wǎng)格等。
  碳纖維布加固
  碳纖維布加固是利用膠粘劑把碳纖維布粘貼在混凝土受損部位，使之與混凝土共同受力，達到加固補強受損構件的承載能力和使用功能的目的。碳纖維布加固常適用于解決建筑橋梁與梁、板、柱、墻等各種結(jié)構荷載的增加、工程使用功能的改變等結(jié)構問題。
  碳纖維板加固
  碳纖維板材的加固方法主要是將板材粘貼于構件的受力部位，提高該區(qū)域的承受力，從而提高構件的抗彎和抗剪能力，常用于工民建大跨度結(jié)構加固、板抗彎加固、控制裂縫加固，板梁、箱梁、T梁的抗彎加固以及鋼筋混凝土橋梁控制裂縫等。
  預應力碳纖維板加固
  卡本新型加固系統(tǒng)預應力碳纖維板加固系統(tǒng)是變被動加固為主動加固。對碳纖維板施加預應力而產(chǎn)生的反向彎矩，可抵消一部分初始荷載的影響，大幅度提高鋼筋混凝土構件的強度和剛度，同時有效減少結(jié)構的撓度變形，并能減少和封閉裂縫產(chǎn)生。
  碳纖維網(wǎng)格加固
  碳纖維網(wǎng)格加固系統(tǒng)是通過碳纖維材料與專用濕法噴射混凝土砂漿共同作用，實現(xiàn)碳纖維網(wǎng)格與混凝土構件粘接，形成砂漿-網(wǎng)格-砂漿的“三明治”結(jié)構，達到共同受力的效果，被廣泛應用于橋梁、古建筑、砌體結(jié)構加固。
目前碳纖維加固已經(jīng)在我國有了廣泛的應用，加固修復的應用領域有：民建、橋梁、文保建筑等。下面我們就通過卡本案例來分析碳纖維加固是如何讓不同領域的建筑煥發(fā)新生的吧。
  隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)廠商在高性能碳纖維領域不斷取得技術突破，碳纖維的國產(chǎn)化進程進一步加快，碳纖維復合材料在建筑結(jié)構加固領域中將大有作為。
  作為專業(yè)深耕加固材料十四載的卡本，將在碳纖維應用領域持續(xù)探索，不斷進行產(chǎn)品研發(fā)升級，為您帶來持續(xù)穩(wěn)定的高品質(zhì)碳纖維復合材料加固產(chǎn)品，以及更為優(yōu)質(zhì)的服務，與您一起守護建筑結(jié)構安全，成就美好生活！