碳纖維是一種集結(jié)構(gòu)材料與功能材料于一身、具有多種優(yōu)異性能的新材料,，被稱為“21世紀(jì)新材料”、“黑黃金”,。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,，碳纖維正逐漸成為全球工業(yè)領(lǐng)域的焦點。
碳纖維可以按照原絲類型,、絲束大小,、力學(xué)性能、形態(tài)等不同維度進(jìn)行分類,。
按原絲類型分類,，可分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類,。其中,，由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其他更為簡單,，產(chǎn)品的力學(xué)性能優(yōu)良,，用途廣泛，因而自20世紀(jì)60年代問世以來,，取得了長足的發(fā)展,，其產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上，成為當(dāng)今碳纖維工業(yè)生產(chǎn)的主流
按絲束大小分類,，分為大絲束工業(yè)級,、小絲束宇航級。按力學(xué)性能分類,，分為通用型碳纖維,、高強型高性能碳纖維、高模型高性能碳纖維,、超高強型碳纖維和超高模型碳纖維,。
碳纖維的制造并非一蹴而就，完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從一次能源到終端應(yīng)用的完整制造過程,，建設(shè)一條世界生產(chǎn)線以及設(shè)備組裝需要大量資本和運行時間,。除此之外，碳纖維的制造工藝包含預(yù)氧化,、炭化,、預(yù)浸料等多個復(fù)雜工序。因此碳纖維的產(chǎn)業(yè)鏈不僅意味著資金壁壘高，還需要高水平的技術(shù)支持,，導(dǎo)致許多企業(yè)難以涉足碳纖維產(chǎn)業(yè),。
我國在碳纖維產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要地位。2021年,，中國大陸地區(qū)超過美國,，成為全球更大產(chǎn)能國，產(chǎn)能達(dá)到6.34萬噸,，占全球總產(chǎn)能比重超過30%,。我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，市場集中度整體較高,，尤其在丙烯腈,、原絲及碳纖維產(chǎn)能方面，2020年和2021年,，我國的CR5產(chǎn)能集中度都超過了75%,。
目前我國原絲及碳纖維的生產(chǎn)能力主要由吉林化纖、中復(fù)神鷹,、寶旌碳纖維,、恒神股份等制造商集中掌握，其余企業(yè)產(chǎn)能份額占比較小,。
近年來,，隨著政策支持及國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)廠商技術(shù)進(jìn)步，碳纖維行業(yè)市場需求不斷上升,。2021年我國碳纖維需求量為6.24萬噸,，國產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量為2.93萬噸，若國產(chǎn)碳纖維全部供應(yīng)于國內(nèi)需求,，國產(chǎn)化率約為47%,，國產(chǎn)替代趨勢明顯。未來,，隨著我國碳纖維原材料國產(chǎn)替代加速,，我國碳纖維行業(yè)整體亦將實現(xiàn)國產(chǎn)替代的突破，推動國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料在下游的廣泛應(yīng)用,。
碳纖維材料優(yōu)異的特點,，使得其在建筑加固領(lǐng)域的應(yīng)用有著巨大的優(yōu)勢。碳纖維加固補強技術(shù),，是利用碳纖維材料來粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的表面,，從而實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)加固和補強的一種新型技術(shù)，常用加固補強材料包括碳纖維布,、碳纖維板,、預(yù)應(yīng)力碳纖維板、碳纖維網(wǎng)格等。
碳纖維布加固
碳纖維布加固是利用膠粘劑把碳纖維布粘貼在混凝土受損部位,，使之與混凝土共同受力,，達(dá)到加固補強受損構(gòu)件的承載能力和使用功能的目的。碳纖維布加固常適用于解決建筑橋梁與梁,、板,、柱、墻等各種結(jié)構(gòu)荷載的增加,、工程使用功能的改變等結(jié)構(gòu)問題,。
碳纖維板加固
碳纖維板材的加固方法主要是將板材粘貼于構(gòu)件的受力部位，提高該區(qū)域的承受力,，從而提高構(gòu)件的抗彎和抗剪能力，常用于工民建大跨度結(jié)構(gòu)加固,、板抗彎加固,、控制裂縫加固，板梁,、箱梁,、T梁的抗彎加固以及鋼筋混凝土橋梁控制裂縫等。
預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固
新型加固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固系統(tǒng)是變被動加固為主動加固,。對碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生的反向彎矩,，可抵消一部分初始荷載的影響，大幅度提高鋼筋混凝土構(gòu)件的強度和剛度,，同時有效減少結(jié)構(gòu)的撓度變形,，并能減少和封閉裂縫產(chǎn)生。
碳纖維網(wǎng)格加固
通過碳纖維材料與專用濕法噴射混凝土砂漿共同作用,，實現(xiàn)碳纖維網(wǎng)格與混凝土構(gòu)件粘接,，形成砂漿-網(wǎng)格-砂漿的“三明治”結(jié)構(gòu)，達(dá)到共同受力的效果,，被廣泛應(yīng)用于橋梁,、古建筑、砌體結(jié)構(gòu)加固,。
目前碳纖維加固已經(jīng)在我國有了廣泛的應(yīng)用,，加固修復(fù)的應(yīng)用領(lǐng)域有：民建、橋梁,、文保建筑等,。下面我們就通過卡本案例來分析碳纖維加固是如何讓不同領(lǐng)域的建筑煥發(fā)新生的吧。
隨著國 家產(chǎn)業(yè)政策的支持和國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)廠商在高性能碳纖維領(lǐng)域不斷取得技術(shù)突破,，碳纖維的國產(chǎn)化進(jìn)程進(jìn)一步加快,，碳纖維復(fù)合材料在建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中將大有作為。