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碳纤维补强是什么?如何帮助老屋补强?

碳纤维补强是什么?如何帮助老屋补强?

碳纖維製作

台湾地震频繁,老屋可能因土壤液化影响房屋安全性。国家地震工程研究中心说明耐震补强工法大致分为:补强建筑物结构元件和改善建筑物结构系统,碳纤维(Carbon fiber)就是房屋补强的常见工程材料。因此我们在搜集老屋补强功课前,先了解碳纤维制作方式与碳纤维等级、碳纤维优缺点,以及碳纤维规格和碳纤维硬度,都有助于我们了解老屋补强的重要性。想了解碳纤维用途是什么吗?那就跟着本文一起来看吧。

碳纖維優點

碳纤维是聚丙烯腈(PAN)石油煤炭的副产物沥青加热碳化处理形成,90%成分为原子。碳纤维直径约5~10微米,搭配环氧树脂成为复合材料,是化学反应合成后的新科技产物,可分为下面3种系列。

 

碳纤维制作

制作特色

碳纤维特色

碳纤维用途案例

螺萦系

可形成特殊多孔化碳纤维

热稳定性佳,产率最低

化学衣的滤毒材料

沥青系

可形成高模数碳纤维

价格便宜,来源丰富,产率次之

航太材料、自行车

聚丙烯腈系

碳纤维主要前驱物,强度高

价格便宜,来源丰富,产率次之

航太材料、自行车

碳纤维制作方式

以下为碳纤维制作流程。

  1. 原油炼制轻油
  2. 轻油裂解丙烯
  3. 丙烯与氨气反应,形成丙烯腈
  4. 丙烯腈结合聚合纺丝,形成丙烯腈原丝
  5. 丙烯腈原丝稳定、碳化高温烧成碳素纤维
碳素纖維

碳纤维的优点

以下为碳纤维的优点。

  • 轻量化:同条件下,比钢重量轻一半,比铝合金轻三分之一。
  • 高强度:刚性坚固,强度比铁高,韧性良好,易于编织加工品。
  • 高安定性:耐高温、耐腐蚀、不易膨胀,使用寿命长。
  • 导热导电性佳
  • 亲和性好:碳纤维常搭配树酯,做成加工品。
  • 用途多广:复合材料可制成各种成品。

碳纤维的缺点

以下为碳纤维的缺点。

  • 成本高:制作与回收过程复杂,成本高。
  • 延展性差:可塑性差,撞击后无法修复。

碳纤维等级与硬度介绍、有哪些规格?

碳纖維等級

碳纤维作为金属材料,以拉伸强度和拉伸模数分类碳纤维等级,介绍如下:

 

分类方式

公式

说明

拉伸强度

强度重量比MPa/(g/)

强度越高,越不容易拉断。

拉伸模数

刚性重量比GPa/(g/)

模数越高,越不容易受力变形。

以日本碳纤维供应商东丽(Toray)为例,使用T值与M值说明碳纤维等级,数字越高代表刚性或强度越好。台湾常使用K数代表碳纤维规格,K数指一束碳纤维有多少根单丝碳纤维,K数越大,碳纤维数越粗,但不一定是K数越大,代表碳纤维等级越好,碳纤维的单向或双向编织纹理,会影响碳纤维硬度和使用方式。

碳纤维用途多又广!从网球拍到老屋补强都能使用碳纤维

碳纖維用途

虽然碳纤维制作成本高且复杂,但是轻量化、强度高、耐用都是碳纤维优点,是具有潜能发展的新金属材料。现在碳纤维用途多且广,从原先航太、汽车、军事、能源领域以外,现在发展至民生需求,例如体育用品、交通运输、建筑材料等等。

老屋碳纤维补强介绍

我们可透过经济部中央地质研究所查询土壤液化潜势区域,了解自住位置的土壤液化等级。土壤液化是居住于老屋的人们需要关注的议题,因过去台湾建筑法规尚未完善,经过多次地震后,屋龄渐高,房屋的耐震程度不如以往。为了提升居住安全品质,建议透过碳纤维补强工程,提升房屋安全度。毕竟修缮房屋预算不小,可向地方政府或内政部营建署私有物耐震资讯网申请补助。

老屋补强流程

以下是使用碳纤维进行老屋补强的流程。

  1. 施工架与防护措施进场
  2. 打除粉刷墙,处理浮锈钢筋
  3. 树脂、砂浆刷涂整平
  4. 涂布环氧树脂、黏贴碳纤维
  5. 装上钢板或七厘石
  6. 砂浆磨平、刷漆美化
 

交给专业B-STUDIO建筑工作室,老屋碳纤维补强更安心

 

了解碳纤维材质后,对于老屋补强有进一步了解,但是建筑工程仍需依实际案例给予专业判断,因此需交由专业建筑工作室仔细评估。推荐若有老屋补强、重建、都更需求都可以找B-Studio,B-Studio除了拥有专业建筑及设计团队之外,面对多元化的设计课题,以及社会高龄化的发展趋势,更在老年养生建筑专题上持续精进,熟悉危老条例法规及判断标准,能够为你提供最专业的评估。

 

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