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碳纤维复合材料在智能建筑结构中的应用

魏显耀

湖北第二师范学院,430000

摘要: 碳纤维复合材料是当前建筑领域中的一个新兴材料,也是当前行业研究的一个热点。随着我国经济的快速发展和市场的不断革新。目前,我国的建筑结构中也有大量的碳纤维复合材料被广泛使用。他的应用领域不仅仅局限于东部沿海发达地区,某些内陆城市也正在积极开展碳纤维复合材料的研发,本文对碳纤维复合材料的特性进行了分析,并对其在智能建筑中的应用进行了探讨。
关键词: 碳纤维复合材料;智能建筑结构;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.158243
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前言:科技的发展为建筑业的发展做出了贡献,智能建筑结构在建筑业中不断成长,在满足人群个性化需求方面具有更丰富的作用和能力。碳纤维是一种新型的建材,它在很多方面都显示出其优越性。因此,碳纤维复合材料在智能建筑中的应用也是一个热点。碳纤维复合材料在智能建筑中的应用主要包括一对结构进行加固,减少结构损伤,对处于环境因素作用下的结构进行加固,可使结构在施工期间和使用期间获得更高的安全性,稳定性和耐久性。二是提高建筑物耐久性和安全性,建筑物在使用过程中会受到各种环境因素的作用,如温度,湿度和腐蚀等。这些因素都会导致建筑物结构的老化,严重影响建筑物的使用寿命,采用碳纤维复合材料进行对建筑物的维护,可显著提高其耐久性和安全性。

1.碳纤维复合材料概述

由于其自身的特点,碳纤维中所含的碳含量极高,且种类繁多一般碳纤维的含碳量大于90%,碳纤维有耐腐蚀性,导电性,散热性,耐高温等优点。另外,由于其弹性好体积小强度高,可以用来加工过的植物。而且,碳纤维的力学性能也很好,其重量仅为刚才的四分之一,而碳纤维复合材料的拉伸强度是刚才的数倍,弹性模数也较高,与其他种材料相比,碳纤维复合材料具有明显的优越性,高强度,耐盐性,耐酸,耐腐蚀性能,最后,由于其优良的流动性,碳纤维复合材料很软。碳纤维复合材料,具有多种不同的弹性和更大的选择余地,能够使用不同的建筑结构材料[1] 。

2.碳纤维复合材料在智能建筑结构中的必要性

2.1碳纤维布复合材料的补强技术 

许多地上道路的支撑和城市地铁的地下支柱在地震后甚至长时间使用后都会有一定的裂缝。如果允许裂缝发展,它们可能会造成灾难性的损害。日本Toren公司使用开发的碳纤维织物对水泥墩柱进行精确包装,因此支撑结构的抗压强度显着提高。

2.2碳纤维安全监视和健全诊断技术

为了对大型建筑物的安全和稳定进行有效的监控,研究者们制作了诊断线路,以对大型建筑物的安全进行诊断。碳纤维在受到压力后会发生断裂,从而导致其导电性能下降。碳纤维束受力后,纤维长丝断裂,破坏碳纤维的导电性,碳纤维的导电性对碳纤维的强度呈正向下降。通过计算变化,可以有效地控制混凝土及有关构件的变形。当电阻值持续升高时,表明该物质已经达到了一个临界点,当其电阻持续升高时,将出现不可修复的损伤。由上述结果可知,碳纤维复合材料能有效地预测混凝土材料的寿命,并能对其以前的质量进行分析[2]。为了确保加强控制杆的完整游戏,加入适当的玻璃纤维是很有必要的。由于玻璃纤维具有较低的弹性模量和较大的容许变形,因此在断裂后仍然能够起到增强的作用,从而避免了在破坏后立即出现大规模的破坏。因其具有较强的自我诊断能力,目前已将其划分为不导电微粒和不导电微粒的两类。如果碳纤维中包含了导电粒子,那么它的导电性是非常高的。在一定的压力下,碳纤维的导电界面会变得非常敏感,并且会发生相对的滑动,这会导致导电率下降,并且会增大电阻值。通过熔融形成的复合材料,可以清晰地看出,碳纤维线中的碳粒子呈薄片状分布。在导电微粒中加入碳纤维后,其阻值的变化明显增大,从而提高了检测的敏感性和可靠性。目前,这种碳纤维复合材料在智能结构诊断中也得到了广泛应用[3]

3.碳纤维复合材料在智能建筑结构中的应用

3.1碳纤维复合材料在建筑结构加固中的应用

在建筑施工过程中,由于自然环境和人为因素的影响,其对应的使用特性也会随之下降,这是建筑施工过程中必然存在的问题。一般而言,我们国家的建筑物的设计寿命是50年,也就是说,在这50年里,建筑物基本上能满足人民的需要,如果超过了,就需要加强,而且经过加固,可以更好地持续使用。此外,许多建筑结构加上外力(冲击破坏、地震损坏等)的影响,在余生中遭受了巨大的破坏。从这一点来说,房屋的加固是很关键的。采用碳纤维增强技术,既能有效地改善结构的损伤,又能保持原有的结构形态,而且其施工工艺简单、实用,能够显著地改善结构的性能,达到设计的需要。在工业和民用建筑中,使用碳纤维增强材料,增强其防震性能,增强地面,使钢筋混凝土梁弯曲。目前,我国已逐渐扩展,并取得了较好的进展,其工程应用和工程应用也有一定的发展空间。

3.2高层建筑倾斜度、变形量监测中的应用 

采用高灵敏度碳纤维复合材料进行高强混凝土加固,能够有效地控制正常范围以外的高层建筑多部位的变形。将碳纤维材料嵌入到高层建筑的混凝土墙壁中,能够精确地反映出建筑物各部位的受力和动力,从而保证了建筑物的安全。

3.3 水泥管道漏水监测中的应用 

碳纤维主要是安装在与钢管轴线平行的外墙上,随着碳纤维周围水分含量的增大,其导电性能也相应提高,通过改变电阻值来判断其泄露曲线,采用交流电阻进行测量,在湿气渗入时,其电阻可增大2-3倍[4]。碳纤维表面的电性能。随着碳纤维周围水分的增加,碳纤维表面的电阻会增加,在潮湿条件下,当碳纤维周围水分达到饱和状态时,其电阻就会趋于稳定。在这种情况下,通过测量碳纤维的泄漏曲线来确定碳纤维表面的电性能。在干燥状态下,当环境湿度大于时,电阻会突然增大3-4倍。

4.结语

因此,高强度碳纤维作为一种新型的军用材料,在民用方面有着举足轻重的地位。该材料在组成和使用方面具有明显的优越性,同时也符合人对环境的要求,随着碳纤维技术的不断发展,其生产成本得到了极大地降低,同时也为广泛应用打下了良好的基础。在建筑领域,尤其是在智能化建筑领域,大力推进碳纤维材料的应用,将是未来发展的必然趋势。

参考文献

[1]杨曌,杨智.田水.碳纤维布加固黏土砖柱的试验研究[J].武汉科技大学学报2009,32(2):209-212.

[2] 张其颍,李仍元. 国产沥青碳纤维在水泥基体中的增强作用[J]. 新型碳材,1996(1):40-41

[3]林浚清,黄祖辉,孙永祥.高管团队内薪酬差距、公司绩效和治理结构[J].经济研究,2003(4)

[4]黄毅.不锈钢芯板建筑结构材料的研究与应用[J].新型建筑材料,2020,47(6): 153-156.