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碳纖維補強是什麼?如何幫助老屋補強?

碳纖維補強是什麼?如何幫助老屋補強?

碳纖維製作

台灣地震頻繁,老屋可能因土壤液化影響房屋安全性。國家地震工程研究中心說明耐震補強工法大致分為:補強建築物結構元件和改善建築物結構系統,碳纖維(Carbon fiber)就是房屋補強的常見工程材料。因此我們在蒐集老屋補強功課前,先了解碳纖維製作方式與碳纖維等級、碳纖維優缺點,以及碳纖維規格和碳纖維硬度,都有助於我們了解老屋補強的重要性。想了解碳纖維用途是什麼嗎?那就跟著本文一起來看吧。

碳纖維優點

碳纖維是聚丙烯腈(PAN)石油煤炭的副產物瀝青加熱碳化處理形成,90%成分為原子。碳纖維直徑約5~10微米,搭配環氧樹脂成為複合材料,是化學反應合成後的新科技產物,可分為下面3種系列。

 

碳纖維製作

製作特色

碳纖維特色

碳纖維用途案例

螺縈系

可形成特殊多孔化碳纖維

熱穩定性佳,產率最低

化學衣的濾毒材料

瀝青系

可形成高模數碳纖維

價格便宜,來源豐富,產率次之

航太材料、自行車

聚丙烯腈系

碳纖維主要前驅物,強度高

價格便宜,來源豐富,產率次之

航太材料、自行車

碳纖維製作方式

以下為碳纖維製作流程。

  1. 原油煉製輕油
  2. 輕油裂解丙烯
  3. 丙烯與氨氣反應,形成丙烯腈
  4. 丙烯腈結合聚合紡絲,形成丙烯腈原絲
  5. 丙烯腈原絲穩定、碳化高溫燒成碳素纖維
碳素纖維

碳纖維的優點

以下為碳纖維的優點。

  • 輕量化:同條件下,比鋼重量輕一半,比鋁合金輕三分之一。
  • 高強度:剛性堅固,強度比鐵高,韌性良好,易於編織加工品。
  • 高安定性:耐高溫、耐腐蝕、不易膨脹,使用壽命長。
  • 導熱導電性佳
  • 親和性好:碳纖維常搭配樹酯,做成加工品。
  • 用途多廣:複合材料可製成各種成品。

碳纖維的缺點

以下為碳纖維的缺點。

  • 成本高:製作與回收過程複雜,成本高。
  • 延展性差:可塑性差,撞擊後無法修復。

碳纖維等級與硬度介紹、有哪些規格?

碳纖維等級

碳纖維作為金屬材料,以拉伸強度和拉伸模數分類碳纖維等級,介紹如下:

 

分類方式

公式

說明

拉伸強度

強度重量比 MPa/(g/)

強度越高,越不容易拉斷。

拉伸模數

剛性重量比 GPa/(g/)

模數越高,越不容易受力變形。

以日本碳纖維供應商東麗(Toray)為例,使用T值與M值說明碳纖維等級,數字越高代表剛性或強度越好。台灣常使用K數代表碳纖維規格,K數指一束碳纖維有多少根單絲碳纖維,K數越大,碳纖維數越粗,但不一定是K數越大,代表碳纖維等級越好,碳纖維的單向或雙向編織紋理,會影響碳纖維硬度和使用方式。

碳纖維用途多又廣!從網球拍到老屋補強都能使用碳纖維

碳纖維用途

雖然碳纖維製作成本高且複雜,但是輕量化、強度高、耐用都是碳纖維優點,是具有潛能發展的新金屬材料。現在碳纖維用途多且廣,從原先航太、汽車、軍事、能源領域以外,現在發展至民生需求,例如體育用品、交通運輸、建築材料等等。

老屋碳纖維補強介紹

我們可透過經濟部中央地質研究所查詢土壤液化潛勢區域,了解自住位置的土壤液化等級。土壤液化是居住於老屋的人們需要關注的議題,因過去台灣建築法規尚未完善,經過多次地震後,屋齡漸高,房屋的耐震程度不如以往。為了提升居住安全品質,建議透過碳纖維補強工程,提升房屋安全度。畢竟修繕房屋預算不小,可向地方政府或內政部營建署私有物耐震資訊網申請補助。

老屋補強流程

以下是使用碳纖維進行老屋補強的流程。

  1. 施工架與防護措施進場
  2. 打除粉刷牆,處理浮銹鋼筋
  3. 樹脂、砂漿刷塗整平
  4. 塗佈環氧樹脂、黏貼碳纖維
  5. 裝上鋼板或七厘石
  6. 砂漿磨平、刷漆美化
 

交給專業B-STUDIO建築工作室,老屋碳纖維補強更安心

 

了解碳纖維材質後,對於老屋補強有進一步了解,但是建築工程仍需依實際案例給予專業判斷,因此需交由專業建築工作室仔細評估。推薦若有老屋補強、重建、都更需求都可以找B-Studio,B-Studio除了擁有專業建築及設計團隊之外,面對多元化的設計課題,以及社會高齡化的發展趨勢,更在老年養生建築專題上持續精進,熟悉危老條例法規及判斷標準,能夠為你提供最專業的評估。

 

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