碳纖維加固技術(shù)對橋梁、隧道、涵洞的受力狀態(tài)的改變和完善構(gòu)架的使用性能都有著顯著的作用。而對于碳纖維的應(yīng)用也隨著碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展不斷的推陳出新。利用碳纖維材料優(yōu)異的抗拉強度，達到增強架構(gòu)承受能力和剛度的目的。碳纖維加固技術(shù)可直接用于橋梁、隧道等工程的混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時也可以廣泛的用于各行各業(yè)的建筑和構(gòu)造中，增強建筑物防腐、防震的效果。
1碳纖維加固的原理
碳纖維在橋梁工程的使用方面最為廣泛，其加固方法的基本原理就是將抗拉強度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強材料，用環(huán)氧樹脂粘合劑沿著受力方向或垂直于裂縫方向粘貼在要不強的結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，從而讓增強材料與原有構(gòu)架共同受力，增大建筑架構(gòu)的抗裂能力，從而提高結(jié)構(gòu)的強度、延展性和抗裂性等。
1.2 碳纖維加固的特點
碳纖維的材質(zhì)決定了碳纖維的用途，碳纖維所獨有的自重決定了施工的方便快捷，同時碳纖維基本上不會增加結(jié)構(gòu)的載重負(fù)荷，碳纖維的強度較高，可以用于抗裂加固、封閉箍等，碳纖維的柔韌性也是它的特點之一，碳纖維不受結(jié)構(gòu)外形的限制，耐久性相對大于其他材料，并且抗腐蝕和對抗惡劣天氣的能力較強，所以在混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
1.3 碳纖維加固受力特點分析
①碳纖維布有單向纖維布、單項碳纖維交織布、雙向碳纖維交織布等多種，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)具體的受力情況及部位的不同選擇相應(yīng)的碳纖維布進行加固；②沿著建筑物的主要拉力方向或垂直于裂縫的方向使用碳纖維布，把碳纖維布的兩端分別用錨固定，可以有效的防止裂縫進一步擴大，提高架構(gòu)的抗彎度，有效的減少架構(gòu)裂縫的受力，明顯的改善建筑物的受力狀況；③碳纖維布加固后的建筑架構(gòu)破壞形式變成了脆性破壞，其極限承載能力的狀態(tài)要按照碳纖維抗拉強度的2/3 進行抗彎承載力計算。
2碳纖維應(yīng)用
碳纖維對傳統(tǒng)的鋼鐵、鋁材等材料都有著很大程度的取代空間，也是碳纖維現(xiàn)階段發(fā)展的主要動力之一，由于碳纖維材料有著優(yōu)異的抗腐蝕、耐高溫以及自重較輕等性能，碳纖維材料的市場前景可以說是非常廣闊，所使用的領(lǐng)域也包括大到航天航空，小到體育商品及生活家居等。
碳纖維具有優(yōu)異的性能，其質(zhì)量不到鋼鐵的四分之一，但抗拉強度卻是鋼材的九倍之多，并且具有良好的柔韌性、延展性和耐高溫、抗腐蝕的優(yōu)點。進入21 世紀(jì)以來，碳纖維在汽車、建材、體育用品上的使用顯著增多，汽車和航天器在輕量化上取得的進步很大程度上都依賴于對碳纖維的使用，在汽車輕量化的同時也保護了環(huán)境、減低了能源損耗。
據(jù)調(diào)查，在成本對等的情況下，一般用戶更愿意選擇性能更好的碳纖維產(chǎn)品，所以碳纖維發(fā)展的優(yōu)勢就在于相對于傳統(tǒng)材料來說，具有更低的成本。2008 年我國實現(xiàn)了T300 碳纖維的量產(chǎn)化，2012 年更是成功實現(xiàn)了T700 級碳纖維的量產(chǎn)實驗，這也讓我國成為了世界領(lǐng)先的碳纖維研發(fā)國家，極大的降低了碳纖維的產(chǎn)出成本。同時伴隨著成本降低出現(xiàn)的趨勢就是在汽車、航天器材、大型機械設(shè)備和日常體育用品中，碳纖維的應(yīng)用越來越廣泛，預(yù)計到2020 年全球碳纖維的剛需達到13 萬噸/ 年。雖然我國的碳纖維研發(fā)一直處于世界一流水平，但是許多對于碳纖維生產(chǎn)和使用方面還處于空白，碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域也需要很大的填充，與國際一流的生產(chǎn)、使用水平還存在一定的差距，這也導(dǎo)致了我國國產(chǎn)的碳纖維產(chǎn)品除去高端行業(yè)，在日常生活用品中的市場規(guī)模占比較小。因此，提高碳纖維產(chǎn)品的品質(zhì)和碳纖維產(chǎn)品的日�；乾F(xiàn)階段必要的工作之一。
在十九大之后國際大力提倡發(fā)展自主品牌，鼓勵企業(yè)掌握核心科技，隨著我國核心技術(shù)的發(fā)展，未來國產(chǎn)碳纖維將逐漸的替代進口碳纖維產(chǎn)品，正在的實現(xiàn)自給自足。隨著世界范圍內(nèi)碳纖維產(chǎn)品的使用量飛速增長和產(chǎn)品價格的持續(xù)下降，預(yù)計到2020 年，我國工業(yè)領(lǐng)域的碳纖維使用量將達到碳纖維需求量的75%。
特別是大絲束碳纖維的大規(guī)模量產(chǎn)，碳纖維大絲束價格不斷的降低。發(fā)達國家的碳纖維在航天航空和工業(yè)化的應(yīng)用占比達到了22% 和61%。而我國碳纖維所占比重則更多的傾向于體育休閑產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用。消費的主要商品大多集中在價格相對較低的產(chǎn)業(yè)中，中國工程院院士將士成先生曾表示“要真正分享碳纖維產(chǎn)業(yè)這塊大‘蛋糕’，應(yīng)該著力加強產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，以企業(yè)為主體，聯(lián)合高校和科研院所共同進行研發(fā)、創(chuàng)新，加強產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)。”綜上所述，雖然我國碳纖維材料的研發(fā)和碳纖維加固技術(shù)的起步時間較晚，但是傳入我國的時機剛好，在我國的發(fā)展趨勢較為迅猛。尤其是在目前我國很多建筑中存在老化嚴(yán)重、架構(gòu)抗震、抗裂能力較低等問題，這些問題都極大的提高了碳纖維和碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展。所以碳纖維市場和碳纖維加固技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，并且將成為我國高端產(chǎn)品行業(yè)的新動力。
