碳纖維是一種由石墨組成、含碳量高于90%的纖維材料,是以聚丙烯晴纖維、粘膠纖維、瀝青纖維等有機纖維原絲經過預氧化、碳化和石墨化、上漿、熱處理等反應工藝過程制備而成。碳纖維在碳化過程中,沿軸向進行預拉伸處理，因此石墨微晶具有擇優取向，賦予碳纖維高強度、高模量的特點。此外,碳纖維還具有密度小、耐超高溫、耐腐蝕、防原子輻射、導熱、導電等優良特性,使得碳纖維成為復合材料中重要的增強纖維。碳纖維復合材料以樹脂、金屬或陶瓷等為基體、碳纖維為增強體組合形成,通過基體種類、碳纖維含量和分布的優化設計,可制備綜合性能優異的構件用于飛機、火箭、衛星等航空航天飛行器
隨著近年來碳纖維制備技術的突破及生產成本的降低,碳纖維復合材料逐漸成為國內外建筑功能材料行業的研究熱點。相比于建材領域中傳統材料(鋼鐵、混凝土等),碳纖維復合材料在防腐性、質量、機械性能等方面具有特殊的優勢。目前,碳纖維復合材料在建材行業中主要應用包括碳纖維增強混凝土、碳纖維增強樹脂復合材料棒材、板材、繩索等)以及功能復合材料等。
2. CFRP適用于建材的主要特點
3. 碳纖維復合材料(CFRP)在建材領域的應用
3.1 CFRP板條
CFRP材料因其具有高強、輕質、耐腐蝕等優點而被廣泛應用于鋼筋混凝土結構加固領域。傳統的外貼CFRP加固技術由于其工藝簡單、方便，廣受工程界歡迎。但CFRP難以充分發揮其高強材料的性能，并且CFRP混凝土截面容易剝離。為了充分發揮CFRP的高強性能，對其預先施加預應力，這樣預應力外貼CFRP技術就得到了開發和利用。
另一方面，為了解決CFRP與混凝土截面容易剝離的問題，并更好保護CFRP，
表面嵌貼CFRP技術得到了開發和利用。這項技術將CFRP筋或半條嵌入預制的混凝土槽中，并填入環氧樹脂膠來粘結CFRP與混凝土，通過擴大CFRP混凝土之間的粘結面積來增強兩者間的粘結能力。
3.2 CFRP棒材
碳纖維棒材采用多股連續碳纖維和熱固性樹脂膠合后,通過模具積壓拉拔快速固化成型制得。相比于元鋼,碳纖維復合棒材和水泥具有更高的粘結強度,因此在近海建筑物、化工廠、高速公路護欄、房屋地基和橋梁中得到廣泛應用。同時由于碳纖維具有高強度和高剛性,采用碳纖維復合棒材制備所得構建的撓度遠高于鋼筋混凝土材料。
碳纖維還具有導電性,均勻地分散到水泥基材料中可顯著改變其導電性能，降低電阻，持續通電時呈現良好的電熱效應，可用于道路工程除冰
3.3 CFRP布/片材
CFRP布和片材現今已經廣泛的應用與混凝土結構的加加固中，CFRP材料的高耐腐蝕性、高比強度（強度與重量之比）是該技術得以發展的倆個重要原因。一項關于CFRP加固混凝土結構的重要應用是利用外包CFRP片材加固混凝土柱，CFRP片材可以有效的約束混凝土柱的側向變形從而達到提高其承載力和延性的作用，如圖1所示，其作用機理與箍筋有類似之處。
CFRP具有優異的物理和機械性能。抗拉強度比普通鋼強很多倍，彈性模量也從不比鋼差。所以建筑商喜歡用它來加固和修復混凝土。碳纖維增強聚合物復合材料的優點尤其突出。增強了結構強度，使結構不易開裂，韌性更強。
4. 結束語
碳纖維復合材料作為一種高性能、多功能的先進復合材料,可以用作結構建筑材料和功能性建筑材料。隨著生產及工藝技術的突破，碳纖維復合材料成本降低，建筑領域將對碳纖維復合材料有著巨大需求。盡管碳纖維復合材料具備承重大、質量輕、強度高等特性，同時兼具良好的力學性能和物理性能,能夠滿足建筑結構的需求，同時符合生態文明建設的發展趨勢。
