在認(rèn)識碳纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料制品時，很多人看到具有碳纖維紋路的制品感覺就是酷，具有時尚科技感。今天我們就來探討不同碳纖維紋路來做碳纖維復(fù)合材料制品有什么不一樣。
碳纖維在復(fù)合材料中起到承載載荷的作用，外界作用于CFRP復(fù)合材料上的力都會經(jīng)塑料傳遞給碳纖維，所以對CFRP復(fù)合材料的破壞首先要破壞碳纖維。
那么對碳纖維的破壞基本可分兩種，一種是平行于碳纖維方向的拉伸力，這個力會將碳纖維拉斷，所以要求碳纖維具備較高的拉伸強(qiáng)度；另一種是剪切力，這個力垂直于碳纖維方向，要求碳纖維具備較高的抗剪切強(qiáng)度?？上г谒刑祭w維供應(yīng)商產(chǎn)品性能參數(shù)一欄里都沒有出現(xiàn)碳纖維剪切強(qiáng)度的表述。這是因?yàn)槭紫忍祭w維剪切強(qiáng)度很小，另一方面碳纖維本身屬于一維材料，在直徑尺度很小，對碳纖維制品的任何剪切力都可以分解成不同方向碳纖維的拉伸力。
有了這個概念，那么進(jìn)行復(fù)合材料制品設(shè)計過程中，盡可能了解制品的受力情況，然后對制品的纖維排布方向進(jìn)行針對性的優(yōu)化，盡可能的使作用于碳纖維復(fù)合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力，因?yàn)槔鞆?qiáng)度高是碳纖維的優(yōu)勢，以己之長攻彼之短嘛。二維的編織布是制造碳纖維復(fù)合材料制品和預(yù)浸料的原料，也是進(jìn)行纖維排布方向優(yōu)化的基礎(chǔ)。那么對不同碳纖維布編制方向的了解將會有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計。
平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)多，使織物堅牢、耐磨、硬挺、平整，但彈性較小，光澤一般，平紋織物密度不可能太高，較為輕薄，耐磨性較好，透氣性較好，布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài)，纖維彎曲點(diǎn)比較多，在受拉伸過程中伸長率較高。同時由于相鄰兩根經(jīng)紗和相鄰兩根緯紗交織點(diǎn)位置由于纖維束的滑動出現(xiàn)眼孔。平紋編織的變種形式也很多，比如12K經(jīng)紗與1K緯紗混合編織。由于經(jīng)線和緯線方向上纖維束的反射光不同，因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的外觀，類似于國際象棋的棋盤。
斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路（如圖3、4），這個紋路方向上并不存在纖維束，而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小，纖維束浮長增大，同時相鄰兩個纖維束錯開一個編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感，用來做汽車改裝制品，比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續(xù)的經(jīng)交織點(diǎn)（或緯交織點(diǎn)）在組織循環(huán)中有規(guī)律的均勻分布如圖（5、6），這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長，交織點(diǎn)較少，它們雖形成斜線，但不是連續(xù)的，相互間隔距離有規(guī)律而均勻，此纖維布結(jié)構(gòu)形式稱為緞紋組織。緞紋纖維布經(jīng)紗和緯紗至少隔三根才交織一次，因此這種編織結(jié)構(gòu)使織物密度更高，因而纖維布更加厚實(shí)。這種緞紋纖維布表面平滑勻整，質(zhì)地柔軟，富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強(qiáng)度低于平紋和斜紋。
這三種編織形態(tài)由于碳纖維束受到彎曲和其他纖維束的影響造成碳纖維布的強(qiáng)度有差異，而且表征碳纖維編織布強(qiáng)度會有拉伸力、撕扯力、頂破力、彎曲力等，這些也是隨著編織方式的不同各有差異?？傮w來說在碳纖維束排布方向上的拉伸強(qiáng)度與纖維強(qiáng)度和纖維摩擦力相關(guān)。而與纖維束不同的方向上的拉伸力則與纖維的編織形態(tài)關(guān)系較大了，一方面這一拉伸力可分為纖維平行方向和垂直方向上的力，平行方向的力要求纖維強(qiáng)度高，垂直方向上的力則與編織形態(tài)對纖維束的阻力有關(guān)了。
東華大學(xué)紡織學(xué)院在研究編織結(jié)構(gòu)對織物強(qiáng)度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強(qiáng)度方面則有緞紋>斜紋>平紋。不過單獨(dú)研究編制結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的影響有一些片面，需要綜合基體材料及制品受力情況來考量。
本文說論述碳纖維布的概念屬于狹義范疇，碳纖維布有編織類的，就像我們今天將的平紋、斜紋、緞紋編織；類的，像薄氈和無紡布；還有一種無緯布，就是整個纖維布的纖維排布在一個方向上，這在預(yù)浸料中很常見，靠網(wǎng)胎和樹脂保持布狀形態(tài)。碳纖維布是我們設(shè)計復(fù)合材料的基礎(chǔ)，根據(jù)受力情況優(yōu)化某一方向上纖維束的排布方向是關(guān)鍵，可設(shè)計性是復(fù)合材料得以存在的優(yōu)勢，國內(nèi)復(fù)合材料制品企業(yè)在這一方面的研究應(yīng)該更深。

碳纖維材料是目前常用的一種加固材料，和其他的加固材料相比，碳纖維材料有多種優(yōu)勢，而且性價比較高，目前被廣泛的應(yīng)用于建筑工程以及其他領(lǐng)域中，今天就帶大家對碳纖維布的特點(diǎn)簡單的了解一下。
碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和的結(jié)構(gòu)膠對建筑構(gòu)件進(jìn)行加固處理，在技術(shù)上采用的碳纖維布強(qiáng)度也是普通二級鋼的好多倍，因?yàn)樘祭w維布強(qiáng)度非常高，很多加固工程都在使用，所產(chǎn)生的結(jié)果也是可想而知的，讓結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變得更高。
      在作用上碳纖維材料具有諸多優(yōu)良的施工性能，現(xiàn)在被很多施工單位廣泛的應(yīng)用于建筑工程中，因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量輕，密度比較低，在重量上所占不打比重，特別是在施工上有效的減輕了條件，讓施工變得便利;在使用的過程當(dāng)中基本上不會讓原來的固件尺寸發(fā)生明顯的改變，同時又不會影響到原來產(chǎn)品尺寸大小的材料。
碳纖維布的使用的范圍也是非常廣泛：它適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強(qiáng)度等級低于設(shè)計值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護(hù)的加固工程。在各種結(jié)構(gòu)類型，各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結(jié)構(gòu)范圍。
     恒固碳纖維布同品質(zhì)的相融性，打造完粘接性能，根據(jù)碳絲的延展性，巧力研發(fā)出配套的碳纖維浸漬膠，完粘接匹配性能，大幅提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度。
碳纖維布施工過程中需要注意：
嚴(yán)格按照GB50550-2010的施工工藝進(jìn)行粘貼，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、碳纖維布一定要粘貼到結(jié)構(gòu)面上，如果要加固的構(gòu)件有白灰需將白灰鏟除，有抹灰層要將抹灰層剔除，有混凝土墊層也必須將混凝土墊層進(jìn)行剔除，剔除完畢露出新鮮的混凝土，再用結(jié)構(gòu)修補(bǔ)膠對加固的基面進(jìn)行修補(bǔ)、找平。
2、對于有棱角的截面，需要磨成圓弧半徑不小于25mm的曲面。
3、需要加固的混凝土基面需要保持干燥，基面表層含水率不宜大于4%，不應(yīng)大于6%?；婧食^6%應(yīng)進(jìn)行干燥處理或者采用的潮濕浸漬膠進(jìn)行粘貼。
4、碳纖維布在粘貼時，用刮板進(jìn)行刮壓，刮壓時要沿一個方向進(jìn)行刮壓。
5、碳布在搭接時受力方向搭接長度應(yīng)不小于20cm。
6、應(yīng)特別注意在冬季施工時浸漬膠會有些粘稠，屬于正常現(xiàn)象，如果過于黏稠影響正常施工，應(yīng)對膠體進(jìn)行加熱處理。嚴(yán)禁在膠體中加入酒精等有機(jī)溶劑。
7、碳纖維布和浸漬膠應(yīng)采用同一品牌，否則需要做適配性試驗(yàn)。
8、盡量不要在粘貼好的碳布上鉆孔，這樣會減少碳纖維布的受力面積，影響加固效果。

碳纖維布加固時應(yīng)該怎樣粘貼
在碳纖維布加固的施工過程中有一項(xiàng)很重要的工藝就是粘貼碳纖維布，粘貼的好壞直接影響到施工的質(zhì)量，那么如何粘貼才能保證碳纖維布加固的效果呢？
在粘貼碳纖維布之前，應(yīng)確認(rèn)粘貼表面干燥，如潮濕環(huán)境施工可選用南京曼卡特水下碳纖維布。粘貼時，纖維片縱向接頭必須搭接10cm以上，該部位應(yīng)多涂粘結(jié)樹脂，纖維布橫向不需要搭接。
1.按設(shè)計規(guī)定尺寸剪裁碳纖維布，嚴(yán)禁斜切碳布，并防止出現(xiàn)拉絲的現(xiàn)象。裁剪的數(shù)量應(yīng)保證在當(dāng)天用完，避免浪費(fèi)，剪裁成型的碳纖維布應(yīng)注意防止受損。
2.按粘結(jié)樹脂的主劑和固化劑應(yīng)按比例稱量準(zhǔn)確，裝入容器，用攪拌器均勻攪拌。一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時間內(nèi)用完為標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)防止灰塵等雜質(zhì)混入。
3.粘貼碳纖維布前應(yīng)對混凝土表面再次擦拭，確保粘貼面無粉塵。用滾筒刷將浸漬膠均勻涂刷于被粘貼部位，在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。粘貼時，在碳纖維布和樹脂之間不應(yīng)留有空氣。
4.粘貼碳纖維布時，放卷用力適度，將碳布拉緊對齊后粘貼，從中間向兩側(cè)進(jìn)行粘貼，避免產(chǎn)生氣泡。
5.用塑料刮板或滾筒在碳纖維布表面反復(fù)滾壓，直至膠料滲出，滾壓時應(yīng)沿同一方向，不宜在一個部位反復(fù)滾壓揉搓。碳纖維布外表面也需均勻涂抹浸漬膠，反復(fù)滾壓，使浸潤膠雙向充分浸潤碳纖維布。
6.多層粘貼時，應(yīng)在碳纖維布表面指觸干燥后，立即進(jìn)行下一層的粘貼。如延誤時間超過1h，應(yīng)等12h后，再涂刷浸漬膠粘貼下一層。
看到這里，相信大家都了解了粘貼碳纖維布的工藝和粘貼中的注意事項(xiàng)，優(yōu)質(zhì)的原材料還需要良好的施工工藝，SKO建筑加固平臺特旨在提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，從源頭保證工程質(zhì)量。

怎樣進(jìn)行多層碳纖維布加固？
碳纖維布是一種優(yōu)質(zhì)的建筑加固材料，相對于常規(guī)加固方法，不僅強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、對原結(jié)構(gòu)空間占用小，同時質(zhì)軟能像布料一樣適用于復(fù)雜多變的建筑表面。碳纖維布加固技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，如今已經(jīng)名副其實(shí)的成為加固行業(yè)中，采用多的加固方法之一。
碳纖維布在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要對受彎構(gòu)件起到加強(qiáng)承載力的作用，就好比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)布置的鋼筋一樣。滿足安全性鑒定的碳纖維布具有高達(dá)3400MPa的強(qiáng)度，然而在實(shí)際的設(shè)計施工中，考慮到二次受力等因素的影響，會出現(xiàn)僅采用一層碳纖維布無法達(dá)到強(qiáng)度要求的情況，這時就需要采取多層碳纖維布進(jìn)行加固處理。
多層碳纖維布加固中應(yīng)用廣的是雙層碳纖維布加固。相對于單層纖維布的粘貼，雙層碳纖維布的施工工藝要復(fù)雜一些。雙層碳纖維布粘貼時，應(yīng)在層碳布浸漬膠達(dá)到指干狀態(tài)前立即粘貼下一層，若延誤時間超過1小時，則應(yīng)等待12小時后重新在層碳布上涂抹膠體進(jìn)行施工，同時在粘貼前需要注意將灰塵等對粘貼效果有影響的雜質(zhì)進(jìn)行清除。
雙層碳纖維布不僅在施工上有嚴(yán)格的要求，在構(gòu)造措施中同樣也要格外的注意。首先，碳布端部的U型箍在雙層碳纖維布中有很重要的作用，混凝土梁受彎產(chǎn)生變形，梁和纖維布要求變形協(xié)調(diào)，因而在混凝土梁底與膠、膠與碳纖維布間會產(chǎn)生拉應(yīng)力，容易發(fā)生端部的剝離破壞，尤其是對于多層碳布來說。而端部采用U型箍，會對碳布起到約束作用，減少了剝離的可能性。
另外，為了保證雙層碳布端部的錨固能力，對碳纖維布進(jìn)行分層截斷是更加合理的加固方法。在雙層碳布的加固中，有兩種分層截斷的措施可選，分別是外短內(nèi)長與內(nèi)短外長，二者之間的效果好壞可從以下幾方面判斷：
傳力路徑
外短內(nèi)長型中b端碳纖維受力需要通過第二層膠、層布以及層膠才能傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中，傳力路徑較長，整體性稍差。
可靠程度
外短內(nèi)長的形式b端碳纖維布與混凝土基材存在二次粘貼，錨固失效概率比較高，錨固效果可靠程度偏低。
剝離破壞
單獨(dú)的對于b端錨固效果來說，內(nèi)短外長的構(gòu)造形式將b端頭包裹在其中，對b端頭起到了約束的作用，也就提高了b端頭的抗剝離能力。
由此可見，兩種構(gòu)造中內(nèi)短外長加U型箍的錨固、加固效果要明顯優(yōu)異于外短內(nèi)長型。因此，在規(guī)范GB 50367-2013中，也明確的推薦內(nèi)短外長型的構(gòu)造措施。
還有一點(diǎn)，在雙層碳纖維布中也起到了至關(guān)重要的作用。雙層碳纖維布之間、碳纖維布與混凝土基材之間，都是靠膠體進(jìn)行粘接傳力，相對于單層碳纖維布，雙層碳纖維布由于承受更高的拉應(yīng)力，因此需要更高性能的膠體，來保證整體共同受力。卡本浸漬膠，通過安全性鑒定，無疑問是雙層碳纖維布施工中的有力支持。