时间：2023-03-13 11:25:41
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1.高温热解法热解法是当今唯一已经实现商业化运营的碳纤维增强复合材料的回收方法，这种工艺是在高温下使复合材料进行降解，以得到表面干净的碳纤维，同时还可以回收部分有机液体燃料。日本在福冈县兴建的中试厂，每年可处理碳纤维复合材料废弃物60t。意大利的Karborek等开发了一种在加热过程中碳纤维不会被碳化的工艺技术，可得到的比原始纤维长度较短的碳纤维[4]。从2003年，英国的MilledCarbonFiberLtd.开始回收加工碳纤维复合材料，是全球首家商业运营的专业回收公司。他们利用一套长达37m的热分解设备，每年大约可处理2000t的废弃碳纤维复合材料，所生产的再生碳纤维的产量为1200t。其处理方法是在无氧状态下加热碳纤维复合材料废弃物，保持温度在400～500℃之间，得到的清洁碳纤维可具有90%～95%原始纤维的力学性能，同时分解出的热解气或热解油也可用作热分解的加热能量[5]。美国AdherentTechnologiesInc(ATI)发明了一种低温、低压的碳纤维复合材料热分解工艺，检测表明，用这种方法回收并处理后碳纤维的表面基本上没有受到损伤，碳纤维强度比原始纤维降低约为9%左右[6]。丹麦的ReFiber公司通过在无氧环境条件下，在温度为500℃的旋转炉中将碳纤维复合材料气化，成功地用高温热解法回收了复合材料风机叶片。德国的KarlMeyer再生材料公司开发的一种在加热炉中通入保护气体用以隔绝氧气的新工艺，可使碳纤维复合材料分解后碳纤维基本没有受到损伤。在这项工艺的研究中，该公司得到了陶氏化学公司和众多研究所的技术支持和帮助，目前研制成功的试验装置已经正式投入了营运[7]。值得注意的是，采用高温热解法虽然可以得到比较干净、长度较短的碳纤维，同时分解的复合材料的产物还可用作燃料或其他用途，但是碳纤维由于受到高温和表面氧化等作用，碳纤维的力学性能降低的幅度比较大，这将使碳纤维的再利用受到一定的影响。
2.流化床热分解法流化床热分解法是一种采用高温的空气热流对碳纤维复合材料进行高温热分解的碳纤维回收方法，通常这种工艺还采用旋风分离器来获得填料颗粒和表面干净的碳纤维。英国诺丁汉大学对于流化床热分解工艺方法进行了系统研究，结果表明这种方法特别适用于那些含有其他混合物及污染物碳纤维复合材料报废零部件的回收和利用[8]。Jiang等研究了在流化温度500℃、流化速率1m/s、流化时间10min试验条件下得到回收纤维的表面特征，表面分析表明，碳纤维原始表面上的羟基(-OH)转变为氧化程度更高些的羰基(-C=O）和羧基（-COOH)，但其表面的氧/碳不变，而且碳纤维表面这种变化不影响回收纤维和环氧树脂之间的界面剪切强度[9]。Yip等用温度450℃的流化热流，其速率为lm/s、流化床上砂粒的平均粒度为0.85mm的条件下，对碳纤维复合材料进行热分解试验，回收得到的碳纤维长度为5.9～9.5mm。试验表明，回收纤维的拉伸强度约为原纤维的75%，而弹性模量基本上没有变化，因而回收得到的碳纤维可部分或全部取代原始短切碳纤维；并且原始碳纤维长度越长，回收得到的碳纤维的长度也越长[10]。大量的试验研究结果表明，流化床热分解造成碳纤维拉伸强度降低的主要影响因素是砂粒对纤维表面由于摩擦作用造成了一定的损伤，而且碳纤维与旋风分离器壁的摩擦也造成了碳纤维表面的破坏。因此，虽然用流化床分解法回收可得到比较干净的碳纤维，但由于这种工艺受高温、砂粒磨损等影响，导致了碳纤维长度变短和碳纤维力学性能下降，因而也将影响所回收碳纤维的实际应用范围。
3.超/亚临界流体法当液体的温度及压力处于临界点或临界点的附近时，液体的相对密度、溶解度、热容量、介电常数及化学活性等各种性质都将会发生急剧的变化，从而使液体具有很高的活性、极强的溶解性、特异的流动性、渗透性、扩散性等性质，人们正是利用超/亚临界液体的这些特性，利用它们具有对于高分子材料的独特溶解性能来分解碳纤维复合材料，在期待能最大限度地保留碳纤维的原始性能的前提下，获得到干净的碳纤维。PineroHemanzR等研究了在超临界水中碳纤维增强环氧树脂复合材料的分解过程。试验表明，在673K、28MPa下经30min反应，环氧树脂的分解率为79.3％，当加入氢氧化钾（KOH）催化剂，环氧树脂的分解率达到95.3％，而且所得到的碳纤维的拉伸强度能够保持为原始纤维的90％～98%[11]。XiuFR等在在固体与液体比例为1∶10～1∶30g/mL的条件下，经过在温度300～420℃时分别反应30～120min后，研究了废弃印刷电路板在超临界甲醇中的分解机理。试验结果分析表明，上述条件下分解的主要产物为含苯酚和甲基苯酚衍生物，并且发现当反应的温度提高时，甲基苯酚衍生物的含量有所增加[12]。Liu等系统地研究了温度、压力、时间、催化剂及树脂与水的比例这些因素对于复合材料分解的影响，表明原材料与水的比例对环氧树脂的分解影响不大，而对于分解影响比较大的因素是分解反应的温度、时间和压力。同时，试验结果还表明，当原料比为1g复合材料∶5mL水时，在温度为290℃、经过75min反应后，环氧树脂的分解率可高达到100%[13]。Bai等研究了在30±1MPa和440±10℃条件下，氧化的超临界水对碳纤维增强环氧树脂的分解过程，结果表明在树脂的分解率为85%时，碳纤维的表面上仍然有少量的环氧树脂存在；而当树脂的分解率达到96%时，在碳纤维的表面上已经基本上没有树脂的残留。所获得的碳纤维力学性能测试表明，随着树脂分解率增加，碳纤维的拉伸强度也进一步下降，分析认为这是由于回收的碳纤维的表面发生了过度氧化所致[14]。日本的Okajima等在400℃、20MPa、45min的试验条件下，用2.5%碳酸钾(KCO3)作催化剂，在超临界状态下环氧树脂的分解率为70.9%，而且得到的碳纤维的拉伸强度比原始纤维下降了15%[15]。英国诺丁汉大学的Pickering研究团队在超临界状态下研究了水、二氧化碳，甲醇、乙醇、丙醇和丙酮等多种溶剂对于碳纤维复合材料的分解作用，结果表明丙醇的溶解作用最好。试验结果表明，用超临界丙醇回收的碳纤维的拉伸强度和刚度的是原始纤维99%；同时，研究还表明，甲醇和乙醇对聚酯类树脂的溶解效果比较好，而对环氧树脂的溶解效果比较差，而丙醇可很好地分解环氧树脂复合材料[16]。我国哈尔滨工业大学的白永平等在超临界水中通过添加氧气，使分解速度大大提高，而且回收得到的碳纤维的强度几乎没有下降[17]。
二、CFRP的回收存在的主要问题
由于热固性塑料经过固化处理后，其内部交联成一种网状结构的稳定状态，因而具有了不溶于各种溶剂，在加热过程中也不会熔化的特性，长期放置或掩埋也不会分解。因此，热固性复合材料废弃物的回收早在20世纪90年代初就已经受到学术界和工业界的高度关注，然而到目前为止，虽然有一些工艺和设备已经投入生产应用，但大部分的研究还处于试验阶段。从国内外目前碳纤维回收技术来看，碳纤维复合材料的回收原料主要以生产废料和损坏或淘汰的复合材料零部件等，因而对于不同种类的碳纤维复合材料废料分类回收还没有系统化；当前大量采用的热融化树脂制取碳纤维丝束，导致碳纤维性能大大降低，其性能和价格在市场上没有竞争力；其他一些方法虽然可将碳纤维从复合材料中分离出来，但由于纤维变短和性能下降，同时还会产生环境污染，因而还有待进一步研究与完善[18]。近年来，各工业大国都在进行碳纤维复合材料废弃物的回收与再利用研究，以开发出高效、经济和可行的碳纤维回收利用技术，主要研究集中在粉碎碳纤维增强塑料、热分解碳纤维复合材料、催化分解碳纤维复合材料、流化床回收碳纤维复合材料等回收工艺技术和再利用技术。如康隆(Cannon)公司参与了欧洲一个碳纤维回收再循环利用的项目，用回收的碳纤维绒毛或碳纤维毡加工复合材料部件，由于这些回收再利用碳纤维大约是原生材料价格的一半左右，而且其力学性能可达到全用新碳纤维制造部件的85%，因而经济效益非常可观。
最近,德国的KarlMeyer再生材料公司在特殊的加热炉中采用保护气体的装置回收碳纤维，所得到的碳纤维在外观上与新碳纤维差别不很大，但纤维的长度比较短，而且强度也有所下降，由于其价格比新碳纤维低廉，因而可以用机内饰或其他的复合材料部件。另据报道，波音787梦想飞机将用50%碳纤维材料制造，宝马2款新车型的客舱用碳纤维制成，为此2公司签订了碳纤维复合材料回收利用研究的技术协议。再如，美国诺丁汉大学和波音公司计划每年投资100万美元，共同研究所有复合材料回收利用技术，主要进行碳纤维回收工艺研究过程、回收碳纤维重新应用等[19]。但到目前为止，这些开发工作还没有进入实质性的研制阶段，因而真正实现产业化回收和利用还尚需时日。碳纤维复合材料的回收和再利用具有多方面的经济效益，碳纤维回收和再利用不仅可以实现高价值材料的再利用，而且碳纤维复合材料部件回收和再利用可大大减少能源消耗和环境污染。但是，目前碳纤维复合材料回收和再利用仍面临着许多问题，如碳纤维复合材料废弃物的收集和分类比较困难；废弃物回收和再利用的工艺技术还不十分成熟，大多数新研制的工艺技术仍停留在实验室阶段，最终实现商业化生产还需要做很多工作；目前虽然已建有回收碳纤维复合材料的公司并可生产再生碳纤维，但再生碳纤维的利用还受到各种因素的限制，如其力学性能不稳定就难以为用户接受，也难以在要求性能较高的零部件上应用。
三、结语
关键词：碳纤维；复合材料；力学性能
本文以碳纤维增强热塑性树脂基复合材料为研究对象，对相关的概念和内容进行了梳理和总结。其中概括了碳纤维的性质性能，对复合材料的概念进行了阐述，最后对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能作了详尽的分析说明。
1.关于碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的概述
⑴复合材料的概念：面对传统、单一组分的材料已经难以满足现在应用需要的现实状况，开发研制新材料，是解决这个问题的根本途径。运用对材料改性的方法，来改善材料的性能是可取的。而材料改性的方法中，复合是最为常见的一种。国际标准化组织对于复合材料的概念有明确的界定：复合材料是指由两种或两种以上不同化学性质和物理性质的物质组成的混合固体材料。它的突出之处在于此复合材料的特定性能优于任一单独组分的性能。⑵复合材料的分类简介：复合材料的有几种分类，这里不作一一介绍。只介绍两种与本论文相关的类别划分。如果以基体材料分类，复合材料有金属基复合材料；陶瓷基复合材料；碳基复合材料；高分子基复合材料。本文讨论的是最后一种高分子基复合材料，它是以有机化合物包括热塑性树脂、热固性树脂、橡胶为基体制备的复合材料。第二，如果按增强纤维的类别划分，就存在有机纤维复合材料、无机纤维复合材料、其他纤维复合材料。其中本文讨论的对象属于无机纤维复合材料这一类别，因为碳纤维就是无机纤维复合材料的其中一种。特别值得注意的是，当两种或两种以上的纤维同时增强一个基体，制备成的复合材料叫做混杂纤维复合材料。实质上是两种或两种以上的单一纤维材料的互相复合，就成了复合材料的“复合材料”。
2.纤维增强树脂基复合材料的性能特点
纤维增强树脂基复合材料是指以高分子聚合物为基体材料，用纤维作增强材料复合制备而成的。基体材料和增强材料必然各自发挥自己的优势作用。之所以用纤维作增强材料是因为纤维具有高强度和高模量的优点，所以是承载体的“不二人选”。而采用高分子聚合物作基体材料，是考虑其良好的粘接性能，可以将纤维和基体牢固的粘连起来。不仅仅如此，基体还需发挥均匀分散载荷的作用，通过界面层，将载荷传递到纤维，从而使纤维承受剪切和压缩的载荷。当两者存在良好的复合状态，并且使结构设计趋于最佳化，就能最大程度上发挥复合材料的综合性能。⑴抗疲劳性能好：所谓疲劳破坏指的是材料在承受交变负荷时，形成裂缝继续扩大而引起的低应力破坏。纤维增强树脂基复合材料的疲劳破坏的发生过程是，首先出现裂缝，继而裂纹向进一步扩大的趋势发展，直到被基体和纤维的界面拦阻。在此过程中，纤维的薄弱部位最先被破坏，随之逐渐扩延到结合面。因此，纤维增强树脂基复合材料在疲劳破坏前存在明显的征兆，这与金属材料的疲劳发生截然不同。这也是它的抗疲劳性能好的具体表现。⑵高温性能好：纤维增强树脂基复合材料具有很好的耐热性能。将材料置于高温中，表面分解、气化，在吸热的同时又冷却下来。材料在高温下逐渐消失的同时，表面又有很高的吸热效率。这些都是材料高温性能卓越的物理特征。⑶高比强度和比模量：纤维增强树脂基复合材料具有高比强度和高比模量的特征。甚至在和钢、铝、钛等金属材料相比，它的力学性能也十分出色。这种材料在宇航工业中，受到极大的应用。⑷安全性能好：纤维增强树脂基复合材料中分布的纤维数量巨大，并且密度强，用数据来说明的话，每平方厘米的复合材料上的纤维数量少则几千根，多则达到上万根。即便材料超负荷，发生少量纤维的断裂情况，载荷也会进行重新分配，着力在尚未断裂的纤维部分。因此，短时间内，不会影响到整个构件的承载能力。⑸设计的可操作性强：当复合材料需要符合性能和结构的设计需求时，可以通过很多方法来实现。包括改变基体和纤维的品种，调整它们的含量比例，也可以通过调整纤维的层铺结构和排列方式来实现。因此，可以说，纤维增强树脂基复合材料有很强的设计可操作性。⑹成型工艺简单易成：成型工艺过程十分简单易成，因其制品大多都是整体成型，无需使用到焊接、切割等二次加工，工艺流程简单好操作。一次性成型不仅可以减少加工的时间，同时减少了零部件、紧固件、接头的损耗，使结构更趋于轻量化。⑺减震性能好：高的自振频率可以对工作状态下的早期破坏起到规避和防范的作用。自振频率和材料比模量的平方根成正比，和材料结构也息息相关。纤维增强树脂基复合材料的基体界面和纤维因为具有吸振能力，所以能够起到很好的减震效果。
3.碳纤维增强热塑料树脂基复合材料中碳纤维的性质
⑴对纤维的分类：纤维存在有机纤维和无机纤维之分。增强纤维共有五大类别，分别是：硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维以及芳纶纤维。除最后一种芳纶纤维以外，其他四种都属于无机纤维。碳纤维是五大纤维之冠，是增强纤维中最有活力的一种。碳纤维复合材料种类很多，但是应用最广泛的还要属碳纤维增强树脂基复合材料。⑵碳纤维的性质和性能：碳纤维是纤维状的碳素材料，它的性质包括导热、导电、耐温、耐磨、比重小且耐腐蚀性等。除此之外，它的性能也相当突出，具有热膨胀系数小、抗震动衰减、自性以及防原子辐射等。因为碳纤维的纤维属性，因此可以对其编制加工，缠绕成型。利用纤维状直径细的特点，是制成复合材料杂曲面构件部件的绝佳材料。碳纤维能够成为最有活力的增强纤维，它密度低，抗拉伸强度可以和玻璃纤维比肩，而碳纤维的弹性模量却是后者的4到5倍。在惰性气氛中，碳纤维的抗拉强度随温度的升高而攀升，表现出极佳的性能。因此，不得不说碳纤维是复合材料增强纤维的首选。⑶碳纤维的力学性质：碳纤维的力学性质主要通过轴向抗拉模量来体现。当热处理温度上升，碳纤维的模量随之攀升。细直径纤维在预氧化过程中，发生碳化，产生很多排列整齐的饿表皮结构。这些结构对碳纤维模量的增加又起到推波助澜的作用，促使它的模量进一步提高。碳纤维模量的变化趋势以施加负荷的方式作为判别标准，不是随应变的增加而增加，就是随应变的增加而下降，无非是这两种情况。
4.纤维增强热塑性树脂基复合材料的力学性能研究
关键词：轻量化；碳纤维复合材料；性能；汽车B柱
1 概述
近年来，我国汽车工业得到了快速的发展，汽车产销量位居世界第一，汽车工业已成为我国经济发展的支柱产业。汽车给我们的出行带来了便利，但也造成了环境污染等问题。在全球温室效应、能源危机和环境污染等日益严重的情况下，节能与环保成为摆在世界各国面前最重要的命题[1]。目前，汽车行业面临的挑战是，为了汽车工业的可持续发展，必须减少环境污染、节约资源。为应对挑战各国都开始研究和开发新能源汽车，就现阶段技术而言，汽车轻量化是实现降低油耗和减少排放的有效途径。有试验表明，汽车总体重量减轻10%，可提高6%-8%的燃油效率。降低1%汽车重量可降低0.7%的油耗[2]。由此可见汽车轻量化对于节能与环保有显著效果，使其成为我国汽车行业大力发展的趋势。对于乘用车来说，车身占整车质量的40%-60%[3]，对于汽车油耗来说，约70%的油耗是用在了车身质量上，因而车身的轻量化对于整车的节能、减排具有更为显著的作用。
2 碳纤维复合材料汽车B柱模型建立
文章采用等代设计方法建立碳纤维复合材料汽车B柱模型，通过Hypermesh对B柱模型完成几何清理并采用四面体单元划分网格，网格大小10mm。将画好网格的B柱导入ABAQUS进行碰撞分析。
碳纤维复合材料B柱铺层方式为[0/45/90/-45]，铺层层数为18层，每层厚度0.33mm。复合材料单向层合板的力学性能如表1所示。其中p为密度，E1、E2分别为单向层合板的纵向、横向弹性模量，u12为泊松比，G12为剪切模量，Xt、Xc为纵向拉伸、压缩强度，Yt、Yc为横向拉伸、压缩强度，S为剪切强度。
3 碳纤维复合材料汽车B柱性能分析
以碳纤维复合材料汽车B柱的质量、入侵量、吸能为响应分析碳纤维复合材料汽B柱的综合性能。并与金属材料汽车B对比分析，与金属材料汽车B柱相比碳纤维复合材料汽车B柱重量降低约33%，最大入侵量比金属材料汽车B柱小12%，吸能效果也比金属材料汽车B柱好。
参考文献
[1]马鸣图，易红亮，路洪洲，等.论汽车轻量化[J].中国工程科学，2009，11（9）：20-27.
[2]Joseph C， Benedyk K. Light metals in automotive applications[J].Light Metal Age，2000，10（2）：34-35.
【关键词】碳纤维；混凝土结构；加固
碳纤维复合材料包含的方面又很多，其中主要有碳纤维、芳纶纤维以及玻璃纤维等，这些都是我们生活中经常用到的，而且它们都具有轻质、高强、耐腐蚀等特点。因此在80年代初，人们也将其作为主要的工程施工材料广泛的应用在工程施工中。碳纤维材料起初主要用于军事、航天、船舶等工程当中，并且取得了不错的效果，后来随着科学技术的不断发展，人们在原有的基础之上对其进行完善和改进，从而扩展到土木工程施工中来，对混凝土的修复和加固工作有着十分重要的意义。
1.碳纤维复合材料的特点及力学性能
碳纤维是当前工程施工中的一种新型的施工材料。它具有良好的物理力学性能，这也是当前用途最广，性能最好的纤维材料。它在土木工程结构当中，有着极强的补强作用，可以对混凝土结构进行合理有效的修复和加固，从而提高土木工程的结构强度。目前，由于我国的碳纤维生产技术比较落后，因此在进行使用的时候，一般都是采用国外进口的碳纤维片。这种碳纤维片有很多种，其中比较常见的有：单向片、单向织布、双向织布等，这些也是我们工程施工中常用到的施工材料。
当前，在土木工程中应用的最为广泛的碳纤维复合材料就是碳纤维增强塑料，这种材料在制作过程中，对其物理力学性能有着十分严格的要求，而且在施工性和耐久性方面也有着相应的施工指标。
碳纤维增强塑料的质地比较轻，而强度比较高，经相关测试，碳纤维增强塑料的结构强度要超过普通施工钢材的好几十倍。而且它本身具有的弹性模量和建筑施工钢材相比，碳纤维增强弹性模量更强，耐久性和耐腐蚀性也比一般的建筑施工材料要强。由此可见，这种碳纤维复合材料，有着极强的物理力学性能，有利于土木工程结构的加固与修复，极大程度上保障土木工程的质量。
2.碳纤维增强塑料在土木工程中的应用现状
2.1国外应用现状
目前在工程施工中，人们也开始尝试着将碳纤维材料加入到混凝土当中，从而制成碳纤维混凝土，应用到工程项目当中，并且取得了不错的效果。这种主要是将碳纤维的长丝制作成和钢筋一样的棒材，在混凝土施工中，将其用来代替钢筋，从而形成一种新型的结构材料，这种碳纤维混凝土主要用在一些大型工程结构建设当中。而且在大型的土木工程建设的时候，人们将碳纤维材料加工成绳状，将其作为工程施工的拉索结构，不过这种方法并没有对锚具连接的问题进行很好的解决，但是在土方工程施工中，仍然在应用。而碳纤维混凝土在混凝土工程施工建设中强度比较高，而且具有极强的耐久性和耐腐蚀性，这也对混凝土的开裂现象进行了有效的控制，从而提高了土木工程的施工质量。
在上个世纪80年代，发达国家就已经开始将碳纤维材料应用到混凝土结构当中，从而增强混凝土的物理力学性能，并且在90年代初期，发达国家就将其碳纤维混凝土材料广泛的应用到各个工程施工领域当中，而且更具碳纤维优异的物理力学性能，使的许多工程设施的结构质量都有着大幅度的提高。目前，国外发达国家不但将碳纤维施工技术应用到各个领域，还对其施工生产技术掌握得十分成熟，而且现在有许多施工单位将这种碳纤维施工材料，应用到了土木工程当中，并且为社会建设提供了良好的条件。
2.2国内应用现状
碳纤维加固修补混凝土结构技术在我国起步较晚，但最近几年系统地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与推广。相信碳纤维增强材料在国内将有广阔的发展前景。
3.目前存在的问题
3.1力学研究方面存在的问题
碳纤维加固混凝土结构的技术是得到国际上普遍认同的开发热点，其力学研究已经取得了很大的进展，然而，截止目前这方面工作还存在一些问题：（1）尽管对加固结构的力学性能进行了一些试验研究，但是系统的理论分析和数值计算研究却很有限。而这对于创立和发展这种崭新的加固技术是必不可少的。（2）碳纤维加强混凝土结构的破坏模式，如钢筋屈服-碳纤维断裂破坏、钢筋屈服-混凝土压碎、混凝土受压破坏和碳纤维板于混凝土面的黏结破坏等各类破坏特性，尚需深入研究。（3）尽管对碳纤维加强构件的弯曲、剪切延性、刚度能力等几方面性能分别进行了实验研究，但有关它们的综合因素对加固材料的登记、数量以及施工工艺的影响的研究尚欠缺。（4）有关疲劳和抗震性能的研究不足，这对于评价加固结构的综合性能，预测其二次寿命至关重要。（5）碳纤维加强构件与结构其它部分或整体的协调性如何，荷载的重分布而引起的局部破坏可能、连接点的削弱程度等，尚待研究。
3.2尚待解决的技术关键
材料的国产化问题。尽管国外已有多种定型的碳纤维材料产品，但国内的大规模开发应用不能完全依赖于进口产品，从降低成本及发展民族工业来讲，国产化是必须的条件，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，但在预浸料的生产和加工成品的质量方面仍有较大的欠缺，均匀性也较差。因此材料的国产化问题是一个关键问题。
碳纤维加固修补使用的技术方面的问题，这主要体现在国内相应标准与规程的制定上，尽管国外一些国家已有了较完善的标准和规程，但并不适合我国，我们应及早制定出自己的标准和施工指南，包括材料生产、使用、检验、加固设计、计算、工程施工与验收的一系列标准化工作。
不过自碳纤维加固修复混凝土结构技术研究开发成功后，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，开辟了新的产业途径。
4.结束语
由此可见，碳纤维复合材料由于具有优异的特性，在土木工程中得到的广泛的应用。它不但对土木工程中的混凝土结构有着良好的加固修复功能，延长了混凝土结构的使用寿命，还极大程度上推动了土木工程的发展，为是我国的经济建设打下了扎实基础。
【参考文献】
关键词：复合材料车体；轻量化；轨道交通；成型工艺
碳纤维复合材料具有比强度高、比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、可设计性强、方便整体成型等特点，在航空、航天等领域已经获得成熟应用。随着高速铁路的快速发展，对车体轻量化的需求也越来越明显，应用复合材料制造的车体，具备重量轻、强度高、刚性大等特性，在有效地较低车体重量的同时，也提高了车体运行的平稳性和稳定性。
复合材料是一种各向异性的材料，在设计过程中具有很强的灵活性，设计人员可以从选材、成型工艺、结构设计等方面综合考虑，充分发挥复合材料比强度、比模量高的特性，在满足强度要求的同时，通过结构的优化计算，减少材料的使用，从而达到减重、降低成本的目的，为复合材料在轨道车辆领域的应用提供了可能。
复合材料车体和金属车体相比存在一些需要解决的问题：碳纤维复合材料成本比较高、工艺成型技术水平要求高；复合材料车体需要达到和金属车体一样的防火要求，泡沫、树脂、预浸料要做防火处理；复合材料车体需要考虑车体接地和电气设备接地问题；车体大部件之间的连接方式要考虑满足车体强度、使用寿命、整体密封等要求；复合材料车体应避免开孔，或者避免在碳纤维连续传力的区域开孔；复合材料车体小件需要选择合适的连接方式。
1 国内外复合材料车体应用概况
复合材料除广泛用于航空航天领域外，在轨道车辆制造业也有一定的应用。有些国家已将复合材料广泛地应用到轨道车辆上，如法国国营铁路公司（SNCF）使用复合材料O计出了TGV双层挂车，对其耐火性、抗冲击强度进行了运行试验，证实了复合材料车体制造工艺是有效的，实现了CFRP车体结构的重大突破。韩国TTX碳纤维复合材料整体车身也于2010年投入运营。Schindler Waggon公司应用玻纤或碳纤维缠绕制成的轻型承载结构车体在联邦铁路线上进行运行试验，运行速度达到140km/h，也达到了满意的效果。德国AEG和MBB与德国联邦铁路合作开发的世界上第一个复合材料转向架构架，在运营了100多万公里后未检测出任何磨损及损坏，与原结构相比不仅重量大大减少，同时也提高了运行舒适度、降低了检修成本。此外，复合材料在车厢内饰件以及车头前端领域的应用也比较广泛。
国内复合材料在轨道交通中应用还处于试验阶段，主要应用还受限于车头前端和车厢内饰件，复合材料在整车的应用上还处于研究阶段。
2 材料性能和成型工艺
碳纤维复合材料车体各部件主要采用碳纤维-芯层结构（类似于三明治结构），碳纤维-芯层结构主要由两层碳纤维蒙皮中间加入泡沫或蜂窝夹芯组成，碳纤维-芯层结构不仅具有质量轻、弯曲刚度和强度大，还具有耐疲劳性、隔音隔热等优点。在车体设计时，需要根据车体结构承载要求，在夹层内部预埋纵、横加强梁，或者在承载区域做局部加强，在不承力区域可以做适当减薄处理。
复合材料成型工艺主要有手糊成型、喷射成型、拉挤成型、缠绕成型、真空热压罐成型及真空导入成型等成型工艺。手糊成型虽然工艺简单、价格相对比较便宜，但是由于生产效率很低、质量不稳定等因素不适于生产结构件。喷射成型为使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，然后经过按压固化成型，可用于制造过程中的过渡层。拉挤成型适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、槽型等截面型材。缠绕成型可用于制造圆柱体、球体、筒形等回转体结构。真空热压罐成型工艺，需要将预浸料在磨具中按照设计要求铺好后，送入热压罐中加温加压固化成型。这种成型工艺方法生产的产品韧性好、结构强度高、尺寸精度较高、工艺稳定性好，但是对温度控制、设备成本、工艺水平等要求比较高，制造成本比较昂贵，所以此种成型工艺只适用于制造车体的一些承力件，比如底架边梁、牵枕缓结构。真空袋压成型工艺的特点是既能获得相较于手糊工艺的高强度重量比和尺寸精度，同时和热压罐成型工艺相比制造成本相对较低，所以此种方法适合于车体大部件的设计。
以车体底架为例，车体底架整体采用复合材料夹层结构，选用热压罐成型工艺，成型步骤如下：模具准备；底架上蒙皮铺贴；底架上蒙皮固化成型；加入包裹胶膜的泡沫，同时可以加入预埋金属件或复合材料预制件；泡沫与底架上蒙皮整体成型；在泡沫结构上铺贴底架下蒙皮；整体固化。
3 复合材料车体关键问题研究
3.1 防火要求
复合材料选用的材料，如预浸料、树脂、粘接剂、泡沫，要满足轨道车辆的防火要求，如果选用的树脂、预浸料，不满足防火要求，需要加入防火材料，满足整体的防火要求。
3.2 接地和电磁兼容要求
金属车体可以导电，所以只需要将车体上的接地设备先连接到车体上，通过车体连入转向架轮对导入大地，复合材料车体为不良导体，需要对设备统一做接地处理，可以考虑在夹层内部预埋铜板，然后在设备需要接地的位置通过螺栓连接到铜板，最后将整个铜板通过转向架轮对导入大地。
电磁兼容要保证整车电磁兼容的要求，对于车下磁场较强部位，需要作隔磁处理。
3.3 刚度要求
由于碳纤维-芯层结构为各项异性材料，车体刚度要保证在正常载荷和自然频率下，车体变形不超过运行条件所决定的极限值，需要在车体结构设计时，选择合适比重的芯层结构，并在车体变形比较大的区域做局部加强。
3.4 车体大部件连接方式
碳纤维车体不能像金属车体一样通过焊接方式来连接车体大部件，需要考虑通过胶粘或者螺栓、铆钉等紧固件的方式进行连接，在考虑连接强度的同时，还要重点考虑整车寿命要满足设计要求，以及连接后整车的密封和防水要求。
3.5 开孔问题
复合材料车体在做系统设计时，应避免在承力区域开孔，否则可能导致碳纤维传力的不连续。
3.6 车体小件连接方式
复合材料车体由于无法焊接，小件只能通过胶粘或者紧固件连接，小件材质若为金属材质，还要在复合材料夹层中预埋金属板，然后再通过紧固件进行连接。
4 碳纤维复合材料车体在轨道车辆领域的可行性分析
碳纤维复合材料车体主要受几方面的制约，主要包括：碳纤维材料成本比较高、成型工艺要求比较高、设计者需要具备一定的设计经验、量产料件如何保证工艺稳定性和产品质量。
碳纤维复合材料车体的应用还处于初级阶段，针对复合材料的设计准则、工艺规范、材料标准、产品检验和试验验证等工作还没有建立或完善，需要大量的试验研究和试验验证工作。这些因素也阻K了碳纤维复合材料在轨道交通领域的发展。
碳纤维复合材料车体如果想要在轨道交通领域很好的应用，就要在以下几个方便做考虑，首先材料选择上可以考虑在次承力结构上采用玻纤和碳纤混杂设计，充分发挥碳纤维材料强度高，玻纤价格便宜的优势，将减重和降低成本整体考虑；其次在设计过程中，考虑结构优化、系统集成，在提高复合材料隔声隔音前提下，就可以考虑将车体结构、内装结构集成在一起，去除防寒和隔音材料，这样就可以大幅度较少整车重量、降低成本；最后一定要优化工艺成型技术，简化工艺过程、提升工艺稳定性、提高生产效率。
5 结束语
随着对碳纤维复合材料研究的深入，逐步解决碳纤维复合材料车体设计中存在的问题，碳纤维复合材料在轨道车辆车体上的应用也会越来越广泛。
参考文献
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粘贴钢板法是混凝土结构常用的加固方法，一般是采用环氧树脂或专门结构胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体。土木工程中的新技术往往来自新材料的应用。自上世纪七十年代末初期，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程应用研究以来，具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CFRP）应用更多。本文根据国内外关于碳纤维增强复合材料补强加固的工程研究，介绍这一新技术的材料特性、施工方法和技术措施。
1、材料的基本特性
碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布，统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面，树脂固化后与原构件形成新的受力复合体，共同工作。
碳纤维片材：
片材碳纤维材料的拉伸强度在（2400～3400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。片材碳纤维材料的弹性模量依片材力学性能不同，碳纤维片材依力学性能分成高模量、高强度和中等模量三类。高模量碳纤维片材的弹性模量较高，但其伸长率较低。
相比之下，碳纤维片材的单位重比钢材低许多，说明碳纤维片材较轻。碳纤维的化学结构稳定，本身不会受酸碱盐及各类化学介质的腐蚀，有良好的耐寒和耐热性。
配套树脂类粘结材料；
混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于碳纤维板粘贴。
浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。
就混凝土结构用碳纤维片材加固技术而言，环氧树脂在不同施工环境温度下固化性能有十分重要的意义，因为这涉及到粘贴工作质量与如何尽量减少构件正常使用中断时间紧密相关。采用专配的环氧树脂材料，在混凝土施工表面温度（10～40）摄氏度时，粘贴环氧树脂固化时间约15小时以上，但粘贴后就可以使用的时间为45分钟以上，专配的环氧树脂材料的这一性能是完全适合混凝土构件的加固工作。
2、碳纤维片材加固混凝土构件的形式
碳纤维片材主要用于混凝土的基本构件和节点的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力；提高构件的刚度以及延性。除此之外，许多室内及现场试验证明，碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。
由于碳纤维片材，特别是碳纤维布质量轻且厚度薄，具有一定柔度，在混凝土构件的有关部位加固较灵活。碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同，碳纤维片材的纤维向与受力向相同时，其拉伸强度最高，反之，纤维方向与受力方向垂直时，其强度最低。因此，在采用碳纤维片材进行加固设计中，必须正确掌握纤维的布置方向。根据混凝土构件加固计算，可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。研究表明，分条加固的效果要优于整条布的加固效果。
3、粘贴碳纤维片材加固施工技术
面层处理；
混凝土表面的劣化层（例如风化、游离石灰、脱模剂、剥离的砂浆、粉刷层、污物等）必须用砂轮机去除并研磨。用空气喷嘴、砂轮机与毛刷将待补强区的粉尘及松动物质会除，用水洗净后，必须使其充分干燥。
断面修复；
将混凝土面层的不良部分（例如剥落、孔隙、蜂窝、腐蚀等）清除。若有钢筋外露情形，必须先做好防蚀处理，再以强度相等或大于混凝土的环氧树脂砂浆材料修补。裂缝以环氧树脂灌注。裂缝或打除部分若有漏水情形时，应先做好止水、导水处理。
表面修正；
表面平整度凸出部分（小突起等）以切割机或砂轮机将其铲除并使其平滑。凹陷部分（打除部分）以环氧树脂或树脂砂浆填补。转角处需研磨至凸角R=20毫米（R一曲率半径）以上，凹角则以树脂砂浆填补。
底层涂料；
气温在5摄氏度以下，雨天或RH>95%时，不可施工。施工范围的温度、湿度确认后，选用适当的底层涂料。施工现场空气应十分流通，严禁烟火。施工时必须要穿带保护装备（口罩、护目镜及橡皮手套）。
碳纤维片材的粘贴；
纤维贴片预先以剪刀、刀子依所设计的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、长度在2米以内最适当。为防止保管期间的破损，裁剪数量只裁所需使用的数量。施工面底漆的干燥程度可以指触确认。底漆施工超过1星期以上时，应以砂轮机磨平。
将环氧树脂的主剂（A剂）和硬化剂（B剂）依所规定的配比放置于拌合桶中，使用电动搅拌机，使其均匀的混合（约2分钟）。一次的拌合量为在可使用时间的施工量，超过可使用时间的材料，不可使用。
环氧树脂用毛刷滚轮平均涂布（涂布底漆上）。涂布量随施工面的表面粗糙程度会有所变化，转角部分要多涂。强化纤维粘贴于树脂涂布面后，以毛刷滚轮和橡皮刮刀顺着纤维方向用力推平，使树脂浸透并去除气泡，纤维（长向）方向的搭接长度至少要留10厘米，短向则不用留。粘贴后放置30分钟，若纤维有浮出或脱线情形发生时，以滚轮或橡皮刮刀压平修正。
两层以上的强化纤维相叠贴时，重复步骤。施工现场空气应十分流通，严禁烟火。施工时必须要穿戴保护装备（口罩、护目镜及橡皮手套）。
4、有关混凝土桥梁技术应用问题
粘贴碳纤维片材加固混凝土结构技术在欧洲、美国、加拿大和日本已经广泛应用，并且进行了深入的研究。我国在这方面的工程实践也是在二十世纪九十年代中期才开始，就我国公路混凝土桥梁有关粘贴碳纤维片材加固新技术应用推广的问题做如下讨论。
粘贴碳纤维片材加固混凝土桥梁是一项新技术，使得粘贴加固法成为公路桥梁快速加固方法，适合公路桥梁加固期间尽量不影响桥梁正常营运的要求。碳纤维片材轻、现场粘贴无需重型设备、施工便利，便于桥下的高空作业，可在公路桥梁上推广应用。
对于公路旧混凝土桥梁的加固方法，在工程上应用效果较好的是综合法，即以某种加固方法为主，辅以其它方法，这必须依照桥梁现场的外观检查和技术状况评定，加固设计要求而定。目前，粘贴碳纤维片材加固方法往往辅以裂缝灌浆、裂缝封闭等方法。
我国目前在工程中采用的碳纤维片材材料及配套树脂类粘结材料，是以国外进口材料为主，国产产品较少，且产品的匀质性及低树脂含量等技术指标上还有差距。这样，进口的材料单价就显高，这往往影响技术的经济决策。因此，除了应尽快采取先进技术及措施使国产产品提高质量外，在碳纤维片材加固技术应用中，应当更多从加固效果，耐久方面来考虑桥梁加固后正常运营效益与经济性。
在国外先进国家的科学研究工程实践基础上，结合我国公路旧桥的加固维修特点与经验，尽快编制碳纤维片材加固技术的指南，以指导工程应用。？碳纤维片材加固补强公路混凝土桥梁是粘贴加固新技术，需要结合我国的工程特点进行深入研究和不断提高，使我国公路旧桥加固维修技术达到新的水平。
参考文献
【关键词】碳纤维增强复合材料；建筑工程；施工
在建筑工程中，使用碳纤维材料的主要作用在于加固结构，该材料的使用可以促使工程承载能力大大提升，或者促进工程承载功能的改善，目前在建筑施工中的有所应用。在施工中常应用到的碳纤维材料包括碳纤维网格、碳纤维板、碳纤维条带、碳纤维布等。在加固过程中，要以加固方法、加固部位、加固能力等因素为依据，对材料进行选择。若加固构件比较复杂，则需选择强度较高的碳纤维布，如果加固方法为嵌入式加固，则需选择碳纤维条带或者碳纤维板[1]。在柱加固、平板加固中，需选用柔性挪摹＝ㄖ工程结构不同，对碳纤维增强复合材料的选择也不同，在材料使用过程中，要充分考虑到施工性能、耐久性能、力学性能等因素，确保碳纤维增强复合材料复合施工要求。
一、碳纤维增强复合材料的特征
目前，在建筑工程施工中，碳纤维增强复合材料的使用逐渐增多，该材料的主要特征为纤维增强，产品形式较多，包括网格材、模压型材、拉挤型材、筋材、片材、格栅，其中片材包括纤维板、纤维布两种，应用最多的是纤维布，在结构工程加固中非常受用，在使用之前，无需浸润树脂，加固过程中，经树脂浸润后，可于结构表面进行粘贴。
（一）具备耐腐蚀性
碳纤维增强复合材料具备耐腐蚀性的特征，在潮湿、氯盐、碱、酸性环境中均可被使用，该材料在海洋工程、化工建筑等工程中适用，其腐蚀性已经被得到验证。针对近海地区、寒冷地区的建筑，可将碳纤维增强复合材料应用于其中，能够对空气内盐分腐蚀起到抵抗作用，促使结构维修费用减少，可将结构使用寿命延长[2]。
（二）拥有良好的比强度
所谓比强度较高，也就是指轻质高强，碳纤维增强复合材料可将结构自重减轻，在建筑工程施工中，若采用传统材料施工，则会降低大跨度空间结构体系理论极限跨度，另外，该材料还能够被应用于抗震结构内，因其可将结构自重减轻，从而促使地震作用减小，提升建筑结构的安全性与耐疲劳功能[3]。
（三）弹较好 可应用于特殊场合
碳纤维增强复合材料的弹较好，应力应变曲线与线弹性接近，即便因偶然超载出现变形，也可自行恢复。另外，该材料还拥有良好的隔热、绝缘等功能，在特殊场合中受用，包括医疗核磁共振设备、地磁观测站、雷达站等。
（四）设计性强
在建筑施工中，以工程所需的纤维含量、材料性质、铺设方式等为依据，需选取不同设计的材料，碳纤维增强复合材料属于人工材料，其设计性比较强，针对建筑功能的特殊要求，可采用不同的设计方法，设计比较灵活。
与传统结构材料相比，碳纤维增强复合材料主要是各向异性材料，材料的弹性模量、纤维方向强度非常高，垂直纤维弹性模量、方向强度低，会导致碳纤维增强复合材料设计难度、结构分析难度增加。该材料在弹性模量上与木材、混凝土的数量级基本一致，其设计主要为变形控制，与钢材相比，该材料的弹性模量要低，可将混凝土与碳纤维增强复合材料相组合，对结构变形进行控制，可弥补刚度不足的缺陷[4]。
碳纤维材料的层间拉伸强度、剪切强度低于抗拉强度，在结构设计过程中，需将连接减少，同时还需注重对连接进行设计。通常而言，碳纤维增强复合材料并不具备良好的防火性能，在高温情况下，树脂会渐渐软化，可降低树脂的力学性能。现阶段，可将阻燃剂加入材料中，使材料的抗火性能大大提升，除此之外，工作环境、初始缺陷会对该材料的抗疲劳性能产生较大影响。从经济的角度上而言，碳纤维材料的价格比较昂贵，不过该材料具备耐腐蚀、自重轻、可减少维修次数等特征，应用价值更高[5]。
二、碳纤维增强复合材料在建筑工程中的具体应用
本文以某建筑施工情况为例，分析碳纤维增强复合材料在建筑工程中的具体应用。在该施工工程中，碳纤维增强复合材料的主要作用为加固，在混凝土结构加固、钢结构加固修复中发挥了重要作用。
（一）材料在加固混凝土结构中的应用
①混凝土缠绕。利用碳纤维布，对加固混凝土进行缠绕，可达到混凝土加固的目的。对混凝土进行约束，能够促使其变形能力、强度的提升，还可将混凝土柱的抗剪能力提升。截面形状与碳纤维增强复合材料对混凝土柱的约束效应两者间存在较大关联，针对矩形截面柱，其承压能力非常有限，提高幅度不大，不过可提高其抗剪能力、变形能力。在加固过程中，通过处理截面形状，使其有一定弧度，能够促使结构受压能力提升[6]。碳纤维增强复合材料将混凝土柱缠绕起来，能够改善结构延性。
②将碳纤维增强复合材料粘贴于受拉面。将该材料粘贴于板、梁的受拉面，有利于促进受拉承载力的提升，不过值得注意的是，当受拉钢筋屈服后，该材料才能够充分发挥受拉作用，然而在这一阶段，板、梁挠度已经非常大，因此，碳纤维片材只可作为安全储备。碳纤维增强复合材料片材受到受弯加固作用的影响后，可能会发生剥离破坏现象，为此，可将碳纤维条带粘贴于梁侧面，便于对梁腹配筋不足从而引起的缝隙进行控制，在板、梁加固中均可被应用。目前，碳纤维增强复合材料在混凝土结构中的应用较多，不过其中也存在一些问题尚未解决，例如疲劳性能、环境影响、粘接性能、防火问题等。
（二）材料在钢结构加固修复中的应用
在钢结构加固修复过程中，可利用碳纤维增强复合材料，取得较好的加固修复效果。选取钢结构损伤部位，将纤维板粘贴于该部位，对钢结构受力性能具有改善作用，把纤维板粘贴于梁受拉面，可促使结构的抗弯刚度、承载力大大提升，这种方法非常有效。将片材粘贴于梁腹板部位，可使抗剪承载力提升，若钢结构发生疲劳损伤，利用碳纤维材料进行加固，可使剩余疲劳寿命提升，可将纤维布于钢管柱上缠绕，有利于防止局部失稳的现象发生，对抗压承载能力的提升非常有利。
①加固受拉构件
利用碳纤维增强复合材料对受拉构件进行加固，可促使钢构件极限荷载能力提升，脱胶程度、脱胶位置不同，极限承载力也存在差异，在受拉构件中，需充分发挥粘胶剂的作用，在粘贴过程中，沿着柱子环向粘贴，可取得较好的粘贴效果，能够提高极限承载力，提高幅度在15%至18%间，且不会出现剥离现象，材料也不会发生断裂。碳纤维增强复合材料的使用能够延长钢结构剩余疲劳寿命，加固效果非常显著。经材料加固后，钢结构原来的受力状态会产生一定变化。钢结构、碳纤维材料间胶层存在正应力或者剪应力，针对不连续区域，可能会出现漏胶、损伤裂纹等情况，胶层正应力、剪应力均有应力集中，可破坏胶层。要想防止胶层出现剥离破坏的情况，则需将碳纤维板材料两端做成45度角，可将胶层应力减少。
②加固受弯构件
针对不存在初始损伤的钢梁而言，采用碳纤维增强复合材料给予加固，不会对其刚度造成太大影响，不过可提高承载能力。利用碳纤维材料采取加固措施，钢梁、材料受损部位出现剥离破坏后，会导致损伤变得更加严重，剥离破坏现象会加重，因此，要对材料合理使用，充分利用与发挥该材料的高强性能，提高极限承载力，预防剥离破坏的发生。
（三）碳纤维增强复合材料的空间结构
碳纤维增强复合材料具备耐腐蚀、轻质等特征，在大跨度空间结构中可被应用，可将该材料制作为杆件，在网壳、网架结构中应用，不过碳纤维材料在应用过程中，节点处理难度较大、弹性模量低，为此，其优势难以发挥。现阶段，带有铝合金结构的碳纤维材料被开发，在空间网架结构中的应用效果较好，该材料的使用可将施工周期缩短，具有良好的耐腐蚀性，不会增加维护费用，在环境恶劣、超大跨度的工程中受用。
碳纤维增强复合材料可制作为夹芯板、波纹板、空心板，组成不同形状的空间结构，在娱乐设施、雷达天线罩、厂房等建筑结构中可被应用，建筑施工难度不大，易成形，具备良好的保温效果。
三、建筑施工对碳纤维增强复合材料性能的要求
针对建筑施工的特征而言，在碳纤维增强复合材料的选择中，要注重材料性质符合施工特征，碳纤维增强复合材料必须具备三个特征，分别为施工性能、耐久性能、力学性能。就材料的力学性能而言，碳纤维材料必须要有足够强度，不易受到外界作用的影响，因碳纤维材料具备高强性能的特征，一般而言，能够满足建筑施工的要求。另外，从耐久性能上看，碳纤维复合材料对自然界因素可起到良好的抵抗作用，且在使用期间，结构设计也不会产生变化。使其设计能力得以保持。从施工性能上看，在现代建筑施工中，将碳纤维复合材料应用于其中，可使结构材料的耦合效应、适配效应相结合，确保施工工艺的提升。
碳纤维复合材料在提高建筑结构承载能力、建筑结构加固中均可充分发挥作用，能够促使承载性能得以改善，值得注意的是，加固方法、加固位置不同，其加固效果也存在差异，若建筑承载力需提升，则需选择强度较高的材料（碳纤维布），若建筑刚性需提升，则选用碳纤维板。新的建筑工程会根据施工要求选择材料。针对面临腐蚀风险的建筑，可选用碳纤维筋，达到控制钢筋结构损害的目的，提升钢结构的可靠性、稳定性，促使结构使用寿命延长。碳纤维增强复合材料的使用能够使钢筋使用数量减少，将操作流程简化，提升结构抗拉力功能。
碳纤维材料的抗疲劳、耐腐蚀、低松弛特征显著，选取预先制作的碳纤维管，将混凝土浇筑于该构建中，能够促使混凝土变形能力、强度提升，预防碳纤维材料管发生屈曲破坏的现象，增强结构的受力性，在建筑工程中非常受用。
结束语：
碳纤维增强复合材料具有较多的优势，例如抗腐蚀、施工性能良好、力学性能稳定，不过从目前总体使用情况上看，该材料在建筑工程中的使用并不多，究其原因，主要在于价格昂贵，购买需要较多的资金。伴随科学技术的不断进步与发展，复合材料技术会逐渐提升，碳纤维材料价格也会有所降低，该材料在建筑工程中有着较高的应用价值，在未来还将出现更多相关的应用，例如复合材料棒、碳纤维增强混凝土等，上述材料的使用能够大大提高建筑工程的稳定性与安全性，充分发挥建筑材料的作用，提高建筑质量。
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关键词：汽车轻量化；碳纤维复合材料；高性能纤维
中图分类号：TB33 文献标志码：A
Current Situations of Carbon Fiber Reinforced Composites Used for Lightweighting of Automobile at Home and Abroad
Abstract： To meet the requirements of energy-saving， emission reduction and developing new energy vehicles， lightweighting of automotive materials is one of the most important targets for technological R&D in global auto industry. In this article， recent progress on using carbon fiber reinforced composites for automobile lightweighting has been systematically reviewed based on case study of leading auto manufacturers from home and abroad. Finally， the choke points for the development of automobile lightweihting in China are summarized.
Key words： automobile lightweighting； CFRP； high performance fiber
目前，全球生产石油的70% ～ 80%被用作汽车燃油，减少汽车燃油用量是改善全球气候问题的重要组成部分。世界多个国家和地区已经对汽车二氧化碳排放量进行了严格限制，我国也已颁布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012 ― 2020年）》，要求到2020年乘用车平均燃料消耗量降至5.0 L/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5 L/百公里以下。
轻量化技术是汽车降低油耗、减少排放、提高新能源汽车续航里程最有效工程途径之一。采用高性能纤维增强复合材料部分代替传统金属材料是目前汽车实现轻量化最有效的途径。德国宝马率先在i3、i8电动车、7系、5系等量产车中大量使用碳纤维复合材料（CFRP），轻量化效果显著，掀起了一场汽车产业材料革新的浪潮。目前全球几乎所有的汽车企业都制定了CFRP轻量化发展计划。CFRP用于汽车轻量化的优势主要在于：密度小，比强度、比模量高，轻量化效果明显；集成度高，减少零部件数量；可设计、造型自由，实现流线型曲面的成本低；吸收冲击性能是金属的 5倍，提高碰撞过程人员安全性；减震性能好；颠覆汽车生产流程，采用模压和粘结工艺代替冲压和焊接。目前CFRP作为汽车轻量化结构材料替代金属材料，其在性能上完全可以满足要求，关键是批量生产技术和成本。基于最新的行业报告数据及实践调研，本文将对国内外汽车轻量化用CFRP的发展现状进行概述。
1 国外汽车轻量化用碳纤维复合材料发展现状
自1953年世界第 1 台纤维增强复合材料汽车 ――GM Corvette制造成功以后，复合材料正式在汽车工业生产中登上历史舞台。发展至今，CFRP成为目前公认的汽车用复合材料未来发展趋势。欧美日等发达国家汽车生产巨头们一直是汽车轻量化用CFRP的引领者和推动者，下文将针对国外主要汽车生产商在CFRP应用技术方面的进展进行介绍。
德国宝马公司是CFRP在汽车领域应用的先驱，其在2008年宣布把CFRP带入汽车主流材料；2011年，法兰克福车展首次i3电动概念车和i8混动概念跑车；2014年，批量化生产i3和i8系列纯电动车在全球正式上市，为碳纤维产品在通用汽车领域的商业化普及应用迈出了重要的一步。i3和i8创新的车体架构由 2 部分构成：一部分是由铝合金材料制成、驱动车辆的Drive模块，集成了驱动系统、底盘、蓄电池、结构功能组件和防碰撞功能组件，另一部分是由CFRP制成、构成车厢主体的Life模块（图 1）。2015年7月1日，全新第六代BMW 7系汽车在丁格芬工厂正式投产，该车型所有创新都始终贯穿着车辆整体轻量化的概念，是宝马核心产品中第一款实现将工业制造的碳纤维材料、高强度钢材和铝材完美组合应用到车身的车型。这种独树一帜的车身结构被称为“Carbon Core高强度碳纤维内核”，不仅优化了车身重量，增强了车身的强度和抗扭刚度，还具有舒适的驾驶体检。
宝马公司还率先开启了CFRP在汽车领域的全方位应用模式，包括：车身、底盘、车顶、车门、头盖、引擎盖、尾翼、压尾翼、中控台、装饰条、仪表盘、传动轴、特殊动力传动系统、座椅、座椅套垫、前扩散器、尾扰流板、后扩散器、后视镜外壳、悬挂臂、前唇、侧裙、侧格栅、车用箱包、导流罩、A柱、遮阳罩、散热器面罩、侧护板、低位踏板、副保险杠等外部和车身、内饰和外饰配件等系统。宝马公司或将在未来 1 ～ 2 年内为旗下车型配备大量的碳纤维部件，特别是碳纤维轮毂，这将大幅度降低汽车的重量。宝马公司的CFRP轮毂是与i系列汽车同时开发的，包括全碳纤维轮毂和碳纤维轮辋+合金轮辐的轮毂。全碳纤维轮毂的重量比锻造合金轮毂轻35%，而合金+碳纤维轮毂比锻造合金轮毂轻25%，这将显著降低整车的重量，宝马公司有望在 2 年内把这种轮毂推向市场。此外，全碳纤维制造的传动轴还将作为单独配件配备新宝马M3和M4系汽车。宝马还在大力宣扬他们的碳纤维材料二次利用，例如i3和i8汽车的边角料可以用来取代传统铝镁合金材料制作仪表板支撑结构、座架以及备用车轮。
在生产工艺方面，为降低CFRP零部件的生产成本以及提高生产效率，宝马采用针对热固性CFRP快速制造开发了高压树脂转移模塑（HP-RTM）工艺（图 2）。该工艺首先将碳纤维织物进行初步的预成型，然后将碳纤维预制件放入到模具当中，在高压状态下将环氧树脂注入模具当中，通过精准的温度、压力和时间控制，使碳纤维和环氧树脂结合，并进行固化，最终形成具备优秀刚性的碳纤维板材。这个加工过程可以全程自动化进行，而高压、高温的处理过程仅需大约 5 min，传统制造工艺则往往需要几个小时。车身的组装工艺采取模块化连接，碳纤维部件的结合像堆砌模型一样采用胶水连接（图 3）。为了缩短固化时间，宝马专门研发了特种粘合剂，在涂敷到车身部件之后仅90 s就可以接受加工，然后产生粘性，在经过1.5 h后就已经固化。这使得车身组件具有完全的刚性，制造速度比普通工艺提升10倍。整个过程全部为自动化操作，包括粘合剂的涂抹、部件的对接等，除了节约人力之外，也减少了粘合剂中的化学成分对工人健康的危害。
纵观宝马几款碳纤维车身的生产过程，有几个明显的特点可谓贯穿始终。首先是颠覆传统汽车生产流程，如果说福特创建流水线生产是汽车行业的第一次革命，那么“碳纤维+新能源”可能是第二次汽车革命，碳纤维生产的车身不需要传统的冲压、焊接、涂装，变成了模压成型、粘结、涂装或塑料外壳；其次是高度的机械化，在整个生产过程当中，机器人的大量使用已经让生产过程基本实现自动化，人工操作仅局限在最低程度，不仅明显提高生产效率，减小制造误差，人力成本也得以大幅降低；最后是环保与可持续发展的理念，宝马大量使用可回收材料制造汽车部件，同时全面采用水电和风电等可再生能源。
除了宝马，丰田、大众、奔驰、现代等多家汽车制造商也都在开发汽车轻量化用CFRP，并应用于车身、轮毂、座椅、氢气瓶、前舱盖、底盘结构件、传动轴等部件。美国Morison公司为Dcna公司生产的CFRP汽车传动轴（图 4（左）），供通用汽车公司载重汽车用。福特1999 ― 2004野马载重车汽车也采用了CFRP传动轴（图 4（右））。采用CFRP可使原来 2 件简化合并成 1个传动轴，且与钢材料相比，可减重60% ～ 70%。英国GKN技术公司也开发了CFRP传动轴，重量减轻50% ～60%，抗扭性比钢大10倍，弯曲刚度大15倍。
2008年，日本Weds Sports公司在推出的概念车上第一次使用了碳纤维轮毂，但当时还是停留在概念阶段。2009年，澳大利亚Carbon Revolution公司开发出了CR9“一体式”全CFRP轮毂，相比铝合金轮毂，其重量减轻了40% ～ 50%，并且首次应用在Shelby Ultimate Aero跑车上。2012年该公司生产的CFRP轮毂成功地在保时捷911上使用。目前Carbon Revolution公司在筹备为兰博基尼、奥迪R8推出碳纤维轮毂。2015年初，美国福特了全新一代野马Shelby GT350R汽车，其采用的碳纤维轮毂再一次引起了关注。以福特Shelby GT350R Mustang所装备的碳纤维轮圈为例，将原本每个轮毂重14.98 kg的铝合金材质换为8.17 kg的碳纤维轮圈后，全车减重27.24 kg，这将显著地改善车辆的操控性能。另外，由于轮圈减重45%，轮圈+轮胎的转动角动量能约降低40%，也改善了加速和刹车的效能。
2011年4月，比利时Solvay公司开发了一种全新轻巧的CFRP Polimotor四缸发动机缸体（图 5）。被浇注的复合材料缸体是最终净形状，消除了二次加工的麻烦，且振动噪声显着减少，耐腐蚀。此外，和压铸工艺相比，模具工具成本减少50%。CFRP缸体比合金缸体重量轻20磅。第二代Polimotor全碳纤维发动机缸体项目在2015年有了新的进展，预计该发动机将于2016年预先应用于赛车、OEM汽车和卡车。该项目有望推动未来汽车领域的重大革新，使碳纤维发动机缸体有可能广泛地应用于商用车。
日产汽车株式会社旗下的2014款GT-R跑车采用了三菱丽阳生产的碳纤维后备箱车盖，该量产化车盖以碳纤维和固化时间为 2 ～ 5 min的热固性环氧树脂为原料，利用三菱丽阳开发的预浸料模压成型工艺生产。三菱丽阳称该工艺将单个部件的生产时间缩短了10 min，更适合汽车部件的规模化量产，而且模压成型的部件表面平滑，易于涂漆装饰。
日本东丽与丰田合作开发的碳纤维增强热塑性聚合物复合材料，可用作制造燃料电池反应堆框架（图6），目前已应用于丰田燃料电池汽车Mirai中，这是世界上第一次将热塑性碳纤维复合材料用于量产汽车结构部件。碳纤维增强热塑性聚合物具有成型时间短的优点，与热固性聚合物相比，生产效率更高，更适合大规模生产。
2015年东京车展上，雅马哈展出了仅重750 kg的全新概念跑车SportsRideConcept（图 7），该车身长3 900 mm，宽1 720 mm，高1 170 mm，超轻的车身得益于其iStream CFRP底盘。iStream碳纤维底盘由英国Gordon Murray Design公司开发，历经 2 年时间，材质由最初的玻璃纤维转变为碳纤维。iSteam采用了创新的“三明治”结构，蜂窝状的内核被 2 片碳纤维板夹在中间。相比超跑所采用的碳纤维单体壳结构，iStream碳纤维底盘的生产周期更短，生产过程可实现全自动化，周转时间仅为100 s，年产量可达1 000 ～ 350 000件。iStream碳纤维底盘同样具有轻量化、高刚性的特点，相比宝马7系仅关键部件为碳纤维材质，iStream碳纤维底盘的减重效果更加明显。这项技术的出现，或将成为入门级跑车爱好者的福音。
韩国现代最新推出的Intrado燃料电池概念车同样秉承了轻量化的设计理念，该车全车架、引擎盖以及侧板均采用CFRP制造，质量比传统钢板制造的汽车轻60%，大大提高了燃油效率，一次补充燃料可行驶644 km，百公里加速时间低于12 s。
2 国内汽车轻量化用碳纤维复合材料发展现状
得益于国家“十五”和“十一五”863计划碳纤维专项支持，我国碳纤维的产业化取得重大进展，通用型高强T300级碳纤维实现了产业化，T700级碳纤维实现了工程化，T800级碳纤维突破了关键技术，开始批量生产，高模型（M40）碳纤维也实现了关键制备技术的突破。国内相关碳纤维生产企业的大规模建设为汽车用CFRP的国产化和低成本化奠定了坚实的基础，一大批企业开展了碳纤维在汽车轻量化方面的应用研究。
江苏奥新新能源汽车有限公司于2015年1月成功研发了我国首辆碳纤维新能源汽车（图 8），并于2016年3月获得中国汽车生产许可证。奥新e25紧凑型A级车，具有核心技术自主知识产权，采用CFRP车身（图 9），轻量化效果明显：百公里耗能低于10 kW・h，续航能力强，充一次电最长可行驶440 km，0 ～ 50 km/h加速仅需4.7 s。目前奥新建立了完整的CFRP车身及其零部件结构设计、制造与评价体系，创造了第一个 2 万辆碳纤维纯电动汽车制造工厂、第一条电动汽车铝合金底盘机器人焊接线、第一条高温高压真空辅助碳纤维成型生产线 3 项中国第一。奥新正与东华大学等国内高校紧密合作，进一步优化零部件结构以及提高制造效率，研发自动化量产技术与装备。
北京汽车在推动汽车轻量化用CFRP方面，成功研发了用于碳纤维发动机盖覆盖件及车身功能件的一系列CFRP部件。在2016年其新型SUV车型上，将会搭载碳纤维发动机罩盖（图 10），相比钢质前机舱盖可减重17 kg（50%）。BJ40车型使用了玻纤、碳纤混杂复合材料车顶盖，较钢制顶盖减重48%。绅宝D60则采用了CFRP前格栅和尾翼，彰显运动和时尚特性。
奇瑞汽车开发了一款CFRP电动汽车（图11），该电动车是奇瑞首款采用PHEV（插电进行充电的混合动力汽车）的车型。其优势在于采用CFRP部件后的车身仅重218 kg，相比金属车身418 kg，车身减重48%。另外，CFRP部件的应用也显著提高了汽车的抗冲撞性能和操控性。奇瑞汽车目前正努力解决该车型实现低成本、批量化生产所面临着的诸多技术难题。
北京长城华冠汽车技术开发有限公司开发了一款名为前途（EVENT）的纯电动跑车概念车。该电动跑车以节能、环保为设计出发点，产品集成了众多汽车行业的前沿科技。长城华冠EVENT车体内外覆盖件整体采用CFRP，在大幅度减轻车体重量的同时，产品的力学及安全性能也优于传统金属钣金部件。该款车型目前已经在苏州建设生产车间，预计2017年开始生产。
上海汽车公司自2008年起，先后承担了多项国家级、上海市和地方的汽车轻量化项目，包括上海市科委科技创新计划项目“新能源汽车CFRP典型部件的开发与应用”、上海市科委重点攻关项目“新能源汽车轻量化技术开发”、上汽 ― 科委专项创新项目“轻量化技术在荣威E50纯电动轿车上的应用研究”，为汽车轻量化技术方面的研究与开发积累了良好的基础。
长安汽车开展了大量CFRP在汽车轻量化应用的探索工作，研发了准备在量产车应用的碳纤维传动轴和后举门。中国第一汽车集团公司开展了复合材料板簧、传动轴和CFRP前后盖的研究。复合材料传动轴采用碳纤维增强环氧树脂预浸料，经由卷搓/热压罐成型工艺制造，相比传统金属传动轴，碳纤维传动轴可减重40%，采用CFRP还可使原来由 2 件合并成 1 个单件传动轴。CFRP前后盖，采用T300碳纤维和环氧树脂，经由RTM工艺制造，相比金属材料可减重64%。
3 结语
关键词：碳纤维复合材料；加固；施工；应用；分析
桥梁加固工程需要寻找高性能、重量轻、具有长时间的耐久性的加固材料。碳纤维增强复合材具有这样的功能，是一种具有发展潜力的复合材料。
1 桥梁加固方式
1.1 粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是一种传统的加固方法，如果桥梁的承载能力不足或者主钢筋出现严重腐蚀的现象，主梁就会产生横向的裂缝，这就需要采用锚栓及粘结剂，把钢板锚固定在混凝土结构中承受拉力很弱的地方，把钢板和桥梁结构粘合在一起，形成一个统一的结构，达到共同受力的目标，增强桥梁的承载能力。
1.2 增大截面加固方法。增大界面的加固方法也是一种传统的加固方法，主要应用在梁柱的强度、刚度、稳定性和抗裂性的性能不足的情况，需要增加构建的截面增加钢筋的配备，提高钢筋的利用效率，这种方法能够加大钢筋混凝土截面增加的了配主筋，柱的截面也同样能够增大，柱子的承载力也都相应的增加。这种方式应用的非常广泛。
1.3 体外预应力加固法。体外预应力的加固方式，是针对钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板出现预应力不足的情况下，采用的一种体外预加力的方式进行加固，采用这种方式能够消除一部分的桥梁的自重力，起到直接卸载的作用，提高了桥梁的承载力度。这种加固的方式具有一定的优点。首先在桥梁的自重力很小的情况下，能够改善原始结构的受力状态，提高的结构的刚度和承重性能。其次在桥梁的承重能力比较小的情况，节省了墩台及基础的加固施工。最后，对于那些预应力的加固的方法，可以做为桥梁的临时加固的手段，能够提高桥的的承载力。
2 碳纤维加固技术分析
碳纤维是一种高性能的复合材料，采用这种方式进行加工，是把碳纤维片材浸含在树脂系粘贴剂中，粘贴在混凝土构件的表面，表面的拉力变大，混凝土本身的承载力也达到了要求，实现了结构和承载力的加强。
2.1 碳纤维的性能。对碳纤维进行分析，按照力学的性能进行分析，包括：高模量（I型）碳纤维，这种材料的拉伸模量很高，同时具有很长的伸缩效率。高强度（II型）碳纤维这种材料的拉伸强度能够达到3000MPa，可以拉伸到4000MPa以上。中等模量（III）材料能够在200-300GPa之间，极限伸长率在1.5%-2.0%，在桥梁加固中是一种常用的材料。此外，按照材料进行分类，包括：碳纤维（CFRP），玻璃纤维（GFRP），芳纶纤维（AFRP），这三种。还可以按照排列的方式进行分类，包括：单向纤维片材和双向纤维片材。
2.2 加固用碳纤维的力学性能指标。对桥梁加固中应用的碳纤维片材需要按照国家的指标进行测定，各种性能需要满足下表的力学性指标。
表1 碳纤维片材主要力学性能指标
很多碳纤维的性能不同，但是采用的纤维复合材料的应力关系式相容的，受到拉力的性能呈现一种上升的趋势，这是这种材料具有的重要性能。各种纤维材料的性能见图1。
在图1中，能够看出，很多纤维复合材料都属于复合型的材料，钢筋本身也是一种延性材料，对钢筋混凝土进行加固的时候，要考虑到脆性对建筑的影响。主要表现在以下两个方面：（1）纤维复合材不具有延性，具有脆性，这种性能会限制混凝土桥梁的加固施工。（2）FRP材料的脆性性能够限制应力的分布，这些因素影响了外贴的FRP材料的加固设计，不能够采用钢筋进行替换，要研究FRP材料的脆性性能，采用正确的方式进行施工。
图1 各种纤维材料应力一应变关系图
2.3 粘结剂等粘结材料的性能。碳纤维加固桥梁的时候，采用的粘结材料主要包括了底层树脂、整平材料及浸渍或粘贴树脂。这些材料的性能必须要满足要，关于底层树脂的作用是增强混凝土表面层，提高混凝土与材料的粘合程度，关于浸渍树脂是粘贴碳纤维布的主要粘结材料，主要作用是使碳纤维丝束之间和混凝土充分粘结，以便到共同承载的效果。另外，树脂是一种FRP复合材料，也是和混凝土进行粘合的材料，是非常值得关注的。
3 碳纤维复合材料加固的施工工艺
采用碳纤维复合材料对桥梁进行加固，施工的工艺是非常重重要的，施工的环节需要仔细。因为施工的质量直接关系到加固的效果，体现出材料的参数是否能够达到标准，纤维复合材料跟混凝土表面是否粘结牢固，变形是否协调，边界条件的差异大小，对加固的效果影响非常大。一般施工工艺流程如下：（1）关于施工准备阶段，需要认真的阅读施工的土质，按照要求和混凝土的实际情况，设计出施工方案，做好碳纤维和树脂材料施工前期的准备。（2）对桥梁表面进行处理，清除桥梁表面疏松、蜂窝、腐蚀物质，露出桥梁表面的混凝土构造层，并把这个构造层修复平整，按照要求对桥梁产生的裂缝进行封闭的处理，其中被粘贴的混凝土都需要除去表面的浮浆、油污等，完全凝结之后才能够进行施工。（3）涂刷底层树脂及找平处理，在这方面需要按照规定配置树脂，采用滚筒刷把树脂均匀的涂抹在底部，待干燥以后才能够进行下一道工序的施工。对于混凝土表面的那些凹凸位置要进行抹平的操作。（4）粘贴碳纤维布材，需要按照尺寸进行裁剪，按照要求配置相关的树脂，在桥梁包面涂抹均匀才能够进行粘贴。粘贴的时候，需要把碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，用滚筒进行滚压，挤除气泡，注意纤维布不能够损坏。粘贴结束后，要在表面涂抹浸渍树脂，要求必须要均匀。（5）进行表面防护，需要按照相关的规定进行表面防护处理，保证各个部分都要全部黏贴。
4 施工工艺注意问题
进行碳纤维加固施工的时候要求施工的温度在5℃以下、湿度RH>85%、混凝土表面的含水量要在8%以上，出现结露的时候不要进行施工。在施工的过程中，要远离电源，明火、避免阳光直接照射。另外施工人员要带口罩手套等，做好自我防护。要求现场施工通风状况要好。
