碳纖維是目前世界上已知的工程材料中比強度最高的，特別突出的是具有極高的抗拉強度和彈性模量。碳纖維布制成復合材料后的比重降低至鋼鐵的五分之一，是非常輕質(zhì)的材料。同時(shí)，碳纖維又是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。工程用的碳纖維是以高純度的聚丙烯腈（PAN）為原料經(jīng)過(guò)高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強與樹(shù)脂膠的結合。施工中，樹(shù)脂膠充分進(jìn)入纖維之間，將各條纖維絲完全包裹起來(lái)，形成物理性能優(yōu)異的復合材料。測試證明，碳纖維的抗拉強度可達4500N/mm²以上，形成復合材料后為3500N/mm²以上，分別是普通合金結構鋼的9倍和7倍左右。碳纖維復合材料的彈性模量略高于普通鋼材，碳纖維材料還具有優(yōu)異的抗腐蝕性，對空氣中氯離子含量高的沿海地區的結構加固工程特別適用。

　　碳纖維增強水泥：混凝土、水泥灰漿、水泥砂漿系列材料價(jià)格低廉，耐火、耐熱、耐蝕性能優(yōu)良，壓縮強度也高，因此在土木建筑、海洋工程方面被大量使用。碳纖維增強水泥復合材料，在承受負荷時(shí)表面不再產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的龜裂，其拉伸強度和彎曲強度、彎曲韌性比不增強的高幾倍到十幾倍。其耐沖擊性也得到改善。

　　由它制成的構件尺寸穩定，同時(shí)還具有防靜電性、耐磨耗、耐腐蝕等性能，因而這些技術(shù)近年來(lái)得到較快發(fā)展。國外用碳纖維增強水泥的典型例子是：伊拉克巴格達建成的AL－Shaheecl紀念碑，在此大型建筑結構上全面使用了碳纖維增強水泥；日本東京的37層的ARK事務(wù)所大樓外墻裝修的幕墻，由碳纖維增強水泥灰漿制造。此后日本又陸續在大型建筑物上應用，并應用到橋梁建設中。

　　當前工程結構加固主要是應用碳纖片材。碳纖片材：有板狀和布狀編物兩種，碳纖布更能適應不同結構外形的需要。碳纖布性能優(yōu)劣除強度指標外，很重要的一點(diǎn)是對粘結劑的滲透性，和對粘結劑的消泡性能，這主要取決于碳纖布的編織技術(shù)，有些片材未經(jīng)編織或無(wú)間隙，均會(huì )影響粘貼效果。主要的使用方法是將浸透了樹(shù)脂膠的碳纖維布貼合到鋼筋混凝土的受拉部位，如橋板的底面、梁體或橋墩的表面，并使其與混凝土結合成為一體，從而達到加固結構的目的。本方法還被廣泛地用于隧道襯砌、建筑物的梁、柱等混凝土結構的加固補強工程。國內工程界已注意到此新興的領(lǐng)域，各高等院校競相投入在量人力和資金，成立課題組進(jìn)行專(zhuān)題研究，相應設計規范正在審批中。近年國內許多加固工程已相繼采用碳纖布進(jìn)行加固，遍及建筑結構和鐵路、公路橋梁，如廣州古建筑六榕塔、廣州市某立交簡(jiǎn)支梁橋、某高架路預應力箱梁、某高架路墩柱、�？谑腥嗣駱虻�；碳纖布加固突出的優(yōu)點(diǎn)是加固后基本上不改變結構的外形，稍作處理則類(lèi)似裝修，在某五星級賓館的梁板加固中被優(yōu)先采用；但總的來(lái)說(shuō)碳纖加固技術(shù)的應用在我國仍處于起步階段，據有關(guān)報道，去年廣州全年碳纖布用量?jì)H為數千平米，相對于大量有待維修加固的橋梁和建筑物這是一個(gè)十分小的數字，應用前景應是很廣闊的。

　　碳纖棒材：代替鋼筋用于特種建筑結構，還在研究階段。

　　1.碳纖維布主要性能碳纖維布的品質(zhì)規格：

　　2. 碳纖樹(shù)脂粘結劑：

　　一般采用環(huán)氧樹(shù)脂基的高分子樹(shù)脂，要求其物理力學(xué)性質(zhì)優(yōu)異，具有適宜的粘度、高粘結強度、高韌性，滲透性強。

　　3. 粘結樹(shù)脂系列：

　　包括底膠（primer）、樹(shù)脂膩子（putty），底膠要求滲透力強，提高混凝土的表面強度，促使粘結劑與混凝土的有效連接；樹(shù)脂膩子的作用是修復不平的粘結面，使碳纖保持與粘貼面的全接觸。

　　4.主要施工工藝：

　　（1）表面處理：除掉混凝土表面強度較弱的風(fēng)化層、污物、脫模劑層、浮漿；

　�。�2）截面修復（處理不平整處）：打磨混凝土表面不平滑的凹凸面，整平，消除階梯狀部分的落差；棱角打磨圓滑，半徑不小于20mm；

　�。�3）涂布底膠：

　　（4）整平貼合面：用樹(shù)脂膩子（PUTTY）刮抹在不平整的混凝土表面，以消除所有縫隙和不平之處；

　�。�5）貼合碳纖維布：將粘結劑涂刷在選定的區域，均勻攤鋪，將成卷的碳纖維布鋪到上面，邊用脫泡輥子沿纖維方向碾壓。在整段碳纖維布完全貼合到混凝土表面之后，再用消泡輥子反復碾壓，以除去纖維絲之間的空氣，使粘結劑包裹纖維絲，達到將纖維浸漬在膠里的目的。然后再涂一層粘結劑。

　　5.設計

　　5.1 適用范圍：

　　（1）鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土構件抗彎加固；

　�。�2）鋼筋混凝土梁柱構件的抗剪加固；

　�。�3）混凝土柱的抗震加固；

　�。�4）砌體的抗震加固；

　　5.2 一般原則：

　　（1）設計時(shí)將碳纖維布按強度換算成鋼筋量，按照與鋼筋混凝土構件抗彎計算同樣地方法進(jìn)行計算。合成地截面共同抵抗設計 外力造成的動(dòng)載荷及增加的靜載荷；

　�。�2）計算理論采用極限狀態(tài)法進(jìn)行承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計算；

　　（3）碳纖維沿鋼筋混凝土構件強度不足的主筋方向配置；

　�。�4）抗剪加固時(shí)可采用封閉式、U形或側面粘貼；纖維方向與軸線(xiàn)方向宜相垂直；

　　5.3 抗彎構件極限承載力計算的基本假定

　　（1）受拉區混凝土的作用忽略不計

　　（2）梁受彎后，混凝土、鋼筋、及碳纖應變符合平截面假定；

　�。�3）碳纖維材料的應力應變關(guān)系：σf=Efεf 6.

　　構造一般建議：

　　（1）碳纖維應貼于梁的受拉區的下緣，如需要貼于梁側面時(shí)，宜限于1/4梁高的范圍，對側面的碳纖面積應乘以折減系數；

　　（2）碳纖維粘貼層數不宜超過(guò)五層；對多層碳纖應考慮共同工作系數的折減，碳纖層數過(guò)多將導至混凝土結構的脆性破壞；

　　（3）碳纖維的分條粘貼加固的效果優(yōu)于整幅粘貼；

　�。�4）碳纖維粘貼應有可靠的錨固，錨固長(cháng)度應通過(guò)計算決定，必要時(shí)可另加錨固設施；

　　（5）一般來(lái)說(shuō)，在橋板上的加固，需要粘貼至梁腋處；

　�。�6）纖維布互相銜接（接長(cháng)）的部位采取重疊結構，重疊部分長(cháng)度為不小于10厘米。