碳纤维是建筑业的未来吗?

发布于2019年1月16日

在过去的一个世纪里,钢和铝已经取代木材成为全球建筑项目的主要材料。然而,近年来,碳纤维越来越多地在建筑中取代钢和铝,因为其重量轻、承载能力高,是改造工程的理想材料。在本文中,我们集中讨论了驱动碳纤维利用的关键因素及其在建筑行业的潜在应用。

碳纤维因其高强度、高刚度和低重量而逐渐成为钢和铝的流行替代品。

碳纤维含有使用热量与塑料聚合物树脂结合在一起的薄细丝。由于高刚度,高抗拉强度,低耐化学性,高耐化学性,高耐化学性,高耐热性和低热膨胀,这是各种行业的流行材料。碳纤维的平均纵向拉伸强度为2000MPa1,弹性模量为150-200 gpa2平均硬度是铝的2.5倍。

它具有广泛的应用,因为它可以以无限的形状和尺寸的各种密度形成。碳纤维通常成形为管织物,以及布料,可以定制成任意数量的复合部件和件。由于这些因素,碳纤维作为钢铁和铝等钢铁和铝制的替代品,如建筑,航空和汽车。

1兆帕|2Gigapascal.


碳纤维的独特性能使其成为建筑行业的理想材料。

建筑业正在寻找目前使用的材料的更好的替代品。这已经为越来越多地使用的碳纤维铺平了道路,这是由于与它们相关的益处。它是纤维混凝土中的钢丝替代钢丝,通常是廉价的纤维素或泛纤维。

碳纤维具有低导热率,并在与混凝土一起使用时提供良好的凝聚力,这对于高负载楼层和道路来说可能是有益的。它比钢更强的五倍,而重量仅为其中三分之一,并且具有更高的承载能力。这有助于在施工位置轻松交付碳纤维包装,并使安装更简单,这减少了项目的总时间表。碳纤维可以用作纤维水泥中石棉的替代品,因为它不会产生任何吸入问题。

加强是建筑业碳纤维的主要用途。

一些结构工程应用利用碳纤维增强聚合物,因为其潜在的建筑相关的利益和成本效益。通常的应用包括加固由混凝土、钢、木材、砖石和铸铁制成的结构;进行翻新工程,以增加旧建筑物(如桥梁)的承载能力;提高钢筋混凝土结构的抗剪强度和抗弯承载力。其他应用包括作为钢的替代品,用于预应力材料和加强铸铁梁。

对于预应力混凝土(PC)结构,修复技术涉及到碳纤维增强聚合物(CFRP)层压板粘合,其中薄的柔性纤维片与热固性树脂附着在混凝土表面。这增加了梁和板的剪切和抗弯能力以及柱的约束。在预制混凝土的情况下,碳纤维网格代替钢网加固,用于面板和作为机械连接到混凝土墙的外部和内部部分。这种类型的碳纤维网格加强减少了原材料的使用量和重量。

碳纤维的高成本是对生长的威慑力。

影响碳纤维在建筑行业使用的主要挑战之一,特别是在一个新兴经济体,是材料的高成本。碳纤维的成本远远高于其他产品,如钢铁和混凝土加固材料。例如,如果钢筋的平均价格在每平方米7 - 10美元左右。每平方英尺,碳纤维安装的平均成本将在60 - 100美元不等。英国《金融时报》。

除了初始成本高,缺乏对整体成本优势的认识,以及对更便宜的传统产品(如钢和混凝土)的偏好,都阻碍了碳纤维在结构加固项目中的使用。

尽管有挑战,但预计施工部门的碳纤维的利用率将增加。

耐久性、易于安装和成本下降等因素预计将推动未来建筑行业对碳纤维的需求。碳纤维可以很容易地安装,无需修改结构的架构,可以应用到任何形状的表面。这将减少整个项目时间的50%,这取决于项目的大小,从而降低了成本。

预计成本的下降将促进建筑行业对碳纤维的需求。在过去的十年里,碳纤维的成本从每磅150美元降到了每磅10美元。据估计,在不久的将来,碳纤维的成本可能会下降近90%,主要是由于生产技术的进步和原材料价格的降低。日益提高的购买力,加上其优点,很可能导致碳纤维的出现,成为其他金属的强有力替代品。