国内外碳纤维生产现状及发展趋势
碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。它是利用各种含碳的有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得的较高纯度碳链。碳纤通过对1个植筋深度为10d的钢筋混凝土锚固构件和5个由锚栓加固后的植筋构件在低周反复荷载下的试验研究分析，较系统地比较了其破坏形态、承载力、滞回特性及延性等抗震性能。研究结果表明：试验中所用锚栓在承受反复拉拔力时锚固效果良好，提高了构件的屈服强度和峰值荷载，改善了构件的延性，尤其在试验后期，锚栓在限制构件承载力下降和位移增大方面起了重要作用；单锚构件的承载力和延性均优于双锚构件，在有限的范围内锚固多根锚栓，容易造成原有混凝土结构截面的削弱，导致构件加固效果反而降低。维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维中具有高的比强度和高的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度是钢的7.9倍，抗拉弹性模量高于钢。除了优异的力学性能外，碳纤维还兼具其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。
我国自20世纪60年**始碳纤维研究开发至今已有近40年的历史，但进展缓慢，同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁，至今没能实现大规模工业化生产，工业及民用领域的需求长期依赖进口，严重影响了我国高技术的发展，尤其制约了航空航天及国防事业的发展，与我国的经济社会发展进程极不相称。所以，研制生产高性能、高质量植筋技术既可用于已有结构的改造加固中，实现新旧混凝土构件的连接，也可以用于新建混凝土结构中框架结构、框剪结构后做填充墙的锚拉筋施工，以及解决钢筋漏埋，位置偏移等问题。化学植筋工艺简单、锚固快捷、安全水泥粉煤灰压浆材料中，粉煤灰总量应不小于水泥重量的 12 倍，陶土的用量控制在水泥重量的 0.5 ～ 1 倍，在流动性，稳定性得到满足的条件下，可以不用细粉煤灰。可靠，对原结构损伤小，与焊接生根相比，不会产生应力集中现象，因而广泛应用于结构加固、补强、新旧结构连接、补埋钢筋、后埋钢构件等方面。另外，在民用及工业建筑中，经常需要进行结构构件、机械设备等的连接，而这些构件、设备的安装往往在主体结构施工时因为种种原粘钢加固的原则：桥梁结构由于结构失效或损伤经评估（公路旧桥承载能力评定方法）不满足结构安全或正常使用要求时，必须进行加固。加固设计的内容及范围，应根据评估结论和委托方提出的要求确定，可以包括整座桥梁，亦可以是指定的区段或特定的构件。因未能同时进行。的碳纤维，以满足和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，是*前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
一、生产方法
目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。碳纤维生产就是不断除去杂质元素（主要为H、N、O、K、Na），减少缺陷，净化、重整碳链的过程。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化，碳化收率低，技术难度大、设备复杂，成本较高，产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用；由沥青制取碳纤维，原料来源丰富，碳化收率高，但因原料调制处理复杂、产品性能较低，亦未得到大规模发展；由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其它方法简单，而且产品的力学性能优良，用途广泛，因而自20世纪60年代问世以来，取得了长足的发展，成为*今碳纤维工业生产的主流。
与聚丙烯腈基碳纤维相比，沥青基碳纤维发展相对滞后。1987年9月日本三菱、旭化成建成了年产500t高性能沥青基碳纤维装置，这标志着沥青基碳纤维已处于工业化过渡的新阶段。沥青基碳纤维的炭化收率比聚丙烯腈基高，原料沥青价格也远比聚丙烯腈便宜，在理论上这些差别将使沥青基碳纤维的成本比聚丙烯腈基碳纤维低。然而要制得高性能碳纤维，原料沥青中的杂质等必须完全脱除，沥青转化为中间相沥青，这使得高性能沥青基碳纤维的成本大大增加。实际上高性能沥青基碳纤维的成本反而比聚丙烯腈基碳纤维高。故目前于只追求性能而不计成本的极少数如宇航部门使用。
聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。在生产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱，然后将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。
尽管碳纤维生产流程相对较短，但生产壁垒很高，其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难，具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈与溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团，这三家企业技术严格保密，工艺难以外露，而其他碳纤维企业均是处于成长阶段，生产工设计理论法：基于桥梁设计规范，根据实测材料性能，结构几何尺寸、支撑条件、外观缺陷和通行荷载，按照桥梁结构的设计计算理论来评定桥梁承载能力。这种方法的应用较为广泛。等荷载判别法：在同一跨径或（荷载长度）用同一种影响线分别计算出超重车和标准车的等代荷载，将两者进行比较。适用与超限紧急运输时的过桥判断。荷载试验法：分为静载试和动载试验方法，是目前比较普遍采用的评定桥梁承载能力的方法，直观可靠，但试验规模较大，试验费用高，较难普及。由于此次评定是对金刚头桥在被实施了预应力碳纤维板加固和增加了新型材料一碳纤维板后的承载能力的评定，不同于以往对普通钢筋混凝土桥梁的承载能力的评定，以往的经验性方法已不再适用。且由于金刚头桥初始的设计资料不全导致设计理论法也无法施用，所以为了更实际、更准确和更综合地考虑加固后金刚头桥的受力性能，选用了荷载试验法对金刚头桥的承载。艺在摸索中不断完善。
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