碳纖維在機(jī)械設(shè)備和建筑物上的應(yīng)用-文庫吧
2025-06-09 05:57 本頁面
【正文】 海中浮游隧道(久野浜—金谷間10km)的隧道結(jié)構(gòu)材料。觀光用單軌鐵路式潛水艇的車輛。為強(qiáng)化松軟地質(zhì)的基礎(chǔ)樁。沙漠的綠洲(直徑30km，間隔150km)的地里連續(xù)壁補(bǔ)強(qiáng)筋，送水管用管線。與此相配合，各大建筑公司發(fā)表了超高層建筑的設(shè)想，鹿島建設(shè)提出了高度為800m的DIB200，它是用200m的圓柱狀單元組裝而成的，清水建設(shè)提出了高2,000m，底邊4,000m的巨大的錐形尖塔2004等。圖1是這些設(shè)想與富士山、東京都廳、橫浜界標(biāo)塔的比較。2004的設(shè)想是下部為混凝土，中部是鋼，上部是在節(jié)點(diǎn)將CFRP管連接起來的結(jié)構(gòu)。東麗公司從當(dāng)時的常識考慮，為了實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想，著手試制了增強(qiáng)筋和管等大型結(jié)構(gòu)件并且進(jìn)行了性能試驗。但由于之后不久的經(jīng)濟(jì)急變，像泡沫那樣破滅了。從觀光車眺望臨海地區(qū)清楚可見理想與現(xiàn)實(shí)的差距。10年之后的1997年，人們認(rèn)識到將CFRP管組裝起來的立體桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)比鋼輕1/3，可以長跨化，東麗公司在愛媛工廠的食堂屋脊結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的是13m27m(351m2)的結(jié)構(gòu)，盡管比當(dāng)初的設(shè)想小，但有關(guān)人員也高興得不得了。盡管當(dāng)時還未認(rèn)識到按現(xiàn)在的建筑基準(zhǔn)法應(yīng)把樹脂作為結(jié)構(gòu)材料使用，但考慮到燃燒性和耐熱性，以酚醛樹脂為基體，通過日本建筑中心的技術(shù)指導(dǎo)，得到了建筑大臣的認(rèn)可。據(jù)說CFRP在溫泉游泳池的屋脊等結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用也在擴(kuò)大。最近，清水建設(shè)公司、大成建設(shè)公司等瞄準(zhǔn)首都的轉(zhuǎn)移，提出了高1,000m的超高層建筑。今秋從東北、東海、三重3個地區(qū)，決定首都候選地，希望從那時的不景氣中走出來正成為熱門話題。就像1851年倫敦萬國博覽會的鋼筋以及玻璃的大空間和水晶宮，以及1889年巴黎萬國博覽會的愛菲爾鐵塔那樣，人們期待著應(yīng)用以CFRP為首的新材料象征新時代的建筑物的出現(xiàn)。 圖1超高層建筑物的構(gòu)思將CFRP用于建筑的主要結(jié)構(gòu)件（壁、梁、柱、地板、屋脊、樓梯）時，因為要通過建筑基準(zhǔn)法的特別認(rèn)可，所以應(yīng)用例較少。但作為二次結(jié)構(gòu)，使用三維織物或使連續(xù)纖維浸樹脂并使其固化，做成格狀的FRP補(bǔ)強(qiáng)材料在幕墻和外壁板的補(bǔ)強(qiáng)材料上的施工例子很多。優(yōu)點(diǎn)是通過補(bǔ)強(qiáng)提高了混凝土的彎曲強(qiáng)度，因為板的厚度可以減薄，所以擴(kuò)大了居室空間，而且可以謀求板的大型化和現(xiàn)場施工的合理化以及省力化。即使是幕墻也必須通過建筑基準(zhǔn)法的30分鐘或1小時的耐火結(jié)構(gòu)認(rèn)可。在20世紀(jì)80年代初期，由于鋼筋生銹不斷發(fā)生公寓的混凝土剝落以及高速公路開孔、混凝土塊落下來的事故。緊急處理的方法是注入環(huán)氧樹脂。樹脂注入和涂刷后，用貼玻璃纖維和碳纖維織物的方法進(jìn)行修補(bǔ)。大林組開發(fā)的用CFRP的纖維纏繞法補(bǔ)強(qiáng)破舊煙囪的施工方法引人注目。1995年阪神、淡路大地震的修復(fù)中，由于道路遭到破壞使資材的搬運(yùn)不能像想象的那樣順利進(jìn)行，在重機(jī)械和技工不足的狀況，重新認(rèn)識到碳纖維或芳綸纖維的輕質(zhì)、高強(qiáng)性，急速普及了用碳纖維和芳綸纖維進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的施工方法。據(jù)調(diào)查，英國也與日本相同，有混凝土橋的老化問題?；炷翗虻脑O(shè)計壽命是120年，在建造時，因為不能預(yù)測到當(dāng)今汽車運(yùn)輸量的急速增加和裝載量的增加，所以龜裂比預(yù)計提前發(fā)生了，而且為了防止冬季的結(jié)冰要撒鹽，使鋼筋生銹，這樣一來鋼筋體積就增大，導(dǎo)致龜裂進(jìn)一步擴(kuò)大。換橋，在費(fèi)用和割斷交通方面是極力想避開的，LINK—pobust作為產(chǎn)官學(xué)的國家計劃，研究了用CFRP和GFRP進(jìn)行的補(bǔ)強(qiáng)（1994—1997）。倫敦的地鐵是1800年末至1900年初建造的，已經(jīng)破舊，因此研究了貼CFRP進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的修復(fù)方法。在北海油田的油環(huán)上發(fā)生了火災(zāi)事故，因為防火間壁未起作用，所以損害很大。在各種方案中采用了在鋼筋上貼聚丙烯腈基高彈型CFRP的方法，以便提高間壁桁架的強(qiáng)度。在法國，在橋梁道路研究所(LCPC)的指導(dǎo)下，以拉擠材料為預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行了用在固定橋的纜索等方面的研究，實(shí)用于地鐵車站和地下停車場。德國和意大利將CFRP拉擠材料和加入了碳纖維的砂漿用于修補(bǔ)古老建筑物。瑞士的材料實(shí)驗所（EMPA）的邁耶爾提出了在連接非洲和歐洲兩大陸的直布羅
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