碳纤维加固在各大领域中的应用

　碳纤维的加固应用

　　到目前为止，碳纤维片材在混凝土结构受弯构件的受弯加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和应用最多，相应计算理论也较为成熟。在受弯加固时，应使碳纤维的纤维方向与受拉区的拉应力方向一致，在受剪加固时，应使碳纤维的纤维方向与混凝土中主拉应力方向一致，但为了施工方便，可采用纤维方向与构件纵轴垂直的方法进行加固，抗震加固时，应使碳纤维布封闭缠绕在柱上，可以较好地提高抗震性能，除此以外，碳纤维也可沿构件轴向粘贴用于受拉构件的加固、沿环向粘贴用于轴心受压构件的加固，在受弯加固时，也可采用对碳纤维施加预应力的方法以提高加固效果，碳纤维也可用于剪力墙，以及壳体、筒仓、烟囱等特种结构的加固，这些加固方法经研究表明是有效的。

　　土木工程中的应用

　　将短切碳纤维加入新混凝土中，制成碳纤维混凝土用于新结构已有一定的工程应用，将碳纤维长丝制成棒材，在新混凝土中代替钢筋用于新建结构，主要用于海洋工程结构及需电磁波透过的工程结构，将碳纤维加工成束状或绳状，用于大型土木工程的拉索或悬索结构，该方面应用在锚具连接上尚未能很好地解决，仍有一定的应用。在新建结构中与混凝土一起做成预制混凝土板或大跨梁、架等，具有强度高，质量轻和耐腐蚀及耐久性等优点，已有部分工程应用，应用于各种公路路面工程中，可以极大地提高公路的质量及耐久性，已有较多的工程实例，将碳纤维做成布织物或织物，用于结构加固修补，有大量的工程应用，其技术已基本成熟。

　　国内应用

　　碳纤维加固修补混凝土结构技术在我国起步较晚，但最近几年系统的对碳纤维用于加固修补混凝土结构技术的研究也呈现不断发展的趋势，最初仅有国家工业建筑诊断与工程技术研究中心一个单位，相继有清华大学、同济大学、天津大学、东南大学、大连理工大学等十余家高等学校和科研设计单位尝试地进行过国产和进口碳纤维织物加固混凝土构件主要包括板、梁、柱等的模型实验、加固施工工艺及加固性能评价等方面的研究，已经取得了实质性成果，并在工业与民用建筑、桥梁与隧道以及公路工程中得到具体的应用，收到了良好的效果，现在部分单位着手从事纤维增强材料加固混凝土结构规范的研究。该课题已列入建设部研究开发课题及国家科技部“九五”重点攻关课题。目前这项工作还处于刚刚起步阶段。自1997年5月，国家工程中心已制作了一些试件，分为20余个工况，取得了构件抗弯、抗剪和抗压等一些有价值的实验数据，进行了多项工程的试点，相信碳纤维增强材料在国内将有广阔的发展前景。

　　目前国内的PAN基碳纤维强度一般在2000～3000Mpa 之间，弹性模量在2.1x105Mpa左右，其性能基本满足加固要求，碳纤维加固修复混凝土结构技术研究开发成功后，将会给土木建筑领域加固改造技术带来重大变革，采用碳纤维加固修复混凝土结构技术将比以往从传统的技术更优越、更有效率和更方便经济，可以解决传统的加固方法不能解决的技术问题，具有重大的经济和社会效益。碳纤维加固修复混凝土结构技术研究开发成功，将为碳纤维材料及其它高性能纤维材料应用于建筑业打下深厚的基础。