碳纖維不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼具紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨,是亂層石墨結(jié)構(gòu)。每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成,直徑大約5至8微米。
在原子層面的碳纖維跟石墨很相近,是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成。兩者差別在于層與層之間的連結(jié)。石墨是晶體結(jié)構(gòu),它的層間連結(jié)松散,而碳纖維不是晶體結(jié)構(gòu),層間連結(jié)是不規(guī)則的。
這樣便防止滑移增強(qiáng)物質(zhì)強(qiáng)度。一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。導(dǎo)熱能力高但傳電能力低,碳纖維的比熱容量亦比銅低。當(dāng)加熱的時(shí)候,碳纖維會(huì)變厚而短。雖然碳纖維的天然顏色是黑色,但可以把它染上不同的顏色。
碳纖維加固和粘鋼加固都屬于被動(dòng)加固,需要加固材料在加固完成后才正式的開始受力,所以其應(yīng)力、應(yīng)變自始至終都滯后于被加固結(jié)構(gòu),以至于被加固結(jié)構(gòu)達(dá)到破壞狀態(tài)時(shí)加固材料才開始受力或者受力很小。
而預(yù)應(yīng)力碳板,是一種主動(dòng)加固的技術(shù)。它充分利用高強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料,避免碳纖維過早的剝離,有效的減小結(jié)構(gòu)裂縫寬度和限制裂縫的形成。它的張拉錨固系統(tǒng)具有良好的機(jī)械性能,使碳纖維板均勻的受力。
提高結(jié)構(gòu)的抗彎剛度、承載力,減小結(jié)構(gòu)變形。其中預(yù)應(yīng)力錨具是預(yù)應(yīng)力碳板加固系統(tǒng)的配套錨具,在橋梁施工中經(jīng)常用到。