分享

现代科技的新材料让古老文明焕发新的生命-碳纤维在古建筑中的应用

 herahera 2019-05-12

      人类文明,留下来很多遗存,其中大多数以建筑的形式,比如埃及的金字塔、希腊的神殿、法国卢浮宫、中国长城、故宫等。这些都是世界闻名的古建筑,是当时文化的结晶,是人类文明的珍贵财产。当然,不同的地区的人类,其重点也不一样。埃及和古希腊以石头为主,而中国主要是砖木为主。但这些历史遗存的建筑物,年代久远,受寒暑风雨侵蚀、以及其他天灾人祸,需要修复。

        对于古建筑的修复,按照修旧如旧的原则,尽量使用原有的材料,切忌不能改变原有的面貌。但传统材料的的性能可能存在一些局限性,如强度不足、耐腐蚀耐候性差等。因此,一些新的材料也会在古建筑修复中得到应用。其中碳纤维材料因为强度高、模量大、密度轻、耐腐蚀等优点,在古建筑修复中逐渐得到应用。

         在古建筑修复中,在一些强度需要加强的地方,传统上是利用钢结构加强。碳纤维材料的抗拉强度和弹性模量要比普通的钢材高,能够有效提高建筑物的结构的承载力、刚度与抗震性能,这是碳纤维材料能够用于古建筑加固的基础。而且钢材容易锈蚀,但碳纤维材料不会。

        目前碳纤维材料用于建筑加固和修复的方法有两种,一种是碳布修复,一种是碳板。碳纤维布是由大量碳纤维束丝编织而成的,是一种延展性材料,碳纤维布和环氧树脂配套使用,粘贴于建筑物的墙体、立柱表面,可以很好的提高强度。碳板是碳纤维使用拉挤工艺生产的板材,厚度和宽度根据不同的应用场合有所不同,碳板配合锚具、环氧树脂使用,多用于桥梁,使用时通过锚具施加以一定的预应力,托起桥面。

碳纤维材料加固示例1

碳纤维材料加固示例2

碳纤维材料加固示例3

碳纤维材料加固示例4

       碳布和碳板在建筑加固、修复的应用中各有特点,其中碳布的应用更为广泛。这是因为碳布是一种延展性材料,即使墙面不是平的,也可以在墙面进行铺敷。历史建筑的加固都必须遵从保存历史原貌的原则。碳纤维布质量轻、易施工,不对结构造成二次伤害,且基本不增加结构自重,对于历史文物建筑加固是非常理想的加固方法。能够完美遵从“修旧如旧、保存现状”的修缮原则。

      国内的古建筑多为砖木结构,砖木结构由于自身的弱点往往面临着抗震能力不足的问题,对于木质结构来说,由于受荷时间较长,且长期经受风雨侵蚀,于柱根部很容易发生腐蚀。而碳纤维材料,就更加适合。碳纤维布粘贴于墙体之上,具有很好的抗震性能。即使当地震来临时,碳纤维布将会连接墙体作为整体吸收地震释放的能量,延缓房屋的倒塌,为人们争取更多的逃生时间。碳纤维布与配套使用的环氧树脂胶均具有耐腐性,复合后对木质结构既能加固又能使其长期远离腐蚀。

       有报道,北京故宫的维修中就使用碳纤维复合材料,例如慈宁宫七架梁为了解决扰度过大的问题,就使用碳纤维复合材料,取得良好的效果。

        而南京大报恩寺在维修过程中,“御制大报恩寺左碑”和“御制大报恩寺右碑”两座石碑的维修也使用了碳纤维复合材料。

     美龄宫,又名“国民政府主席官邸”,位于南京市玄武区钟山风景名胜区内,从空中看,美轮美奂。

       在2012年12月开始的维修中采用了传统工艺与现代工艺的结合。传统工艺体现在屋面施工、彩画绘制、局部木门扇修复等方面。新工艺主要用于钢门窗、室内外地面,在美龄宫结构补强施工中全程提供碳纤维布、结构胶、锚栓等加固材料。在2012年12月开始的维修中采用了传统工艺与现代工艺的结合。传统工艺体现在屋面施工、彩画绘制、局部木门扇修复等方面。新工艺主要用于钢门窗、室内外地面,在美龄宫结构补强施工中全程提供碳纤维布、结构胶、锚栓等加固材料。

      澳盛科技是专业于碳纤维复合材料开发、生产的公司,具备多年生产加固用碳纤维布、拉挤碳板及配套材料的经验。

碳布:

澳盛碳布力学性能指标

产品型号

强度级别

克重 (g/)

理论厚度 (mm)

抗拉强度 (MPa)

弹性模量GPa

伸长率%SHB

-200

高强

200

0.111

≥3400

≥2.3×105

≥1.6

-300

高强

300

0.167

≥3400

≥2.3×105

≥1.6

-200

高强

200

0.111

≥3000

≥2.0×105

≥1.5

-300

高强

300

0.167

≥3000

≥2.0×105

≥1.5

拉挤碳板:常规规格:1.2mm1.4mm,并定制1-5mm。

澳盛碳纤维板材性能指标

其他指标

伸长率

1.4%

压缩强度

80MPa

弯曲强度

58MPa(非脆性破坏)

-钢拉伸抗剪切强度

23MPa

与混凝土正拉粘结强度

3.2MPa(混凝土内聚破坏)

热变形温度

55

这篇小文写完,看到巴黎圣母院大火,甚为可惜!维修如果用碳纤维加固,效果更好!

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多