陈静波1，丁芳1
(1.海宁安捷复合材料有限责任公司，浙江，海宁 314400 ）
摘要：环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，加上碳纤维所特有的特点：在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性十分好，因此，环氧树脂碳纤维复合在未来建筑工程中的运用将十分广泛。
关键词：环氧树脂 碳纤维复合筋 建筑工程 运用
1. 前言
由于固化后的环氧树脂所具有粘合力强，收缩率低，耐酸碱性和耐溶剂性比较好，极大的温度范围内都具有良好的电绝缘性能，并且含有较多的极性基团，固化后分子结构较为紧密，所以固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。而碳纤维所具有的特性是高强度和模量、密度低、比性能高，不易变形，耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性，热膨胀系数小，耐酸碱腐蚀性好，X射线透过性好。因此，可以和环氧树脂相结合，增强其性能，更加广泛的运用到建筑领域中。
2. 环氧树脂碳纤维复合筋的性能
2.1 环氧树脂的运用
环氧树脂的运用十分广泛，但主要分布在建筑中，能作为建筑涂料，如环氧树脂地坪涂料、耐腐蚀性涂料，混凝土管涂料等，还能凭借优异的粘合性，作为粘胶剂被运用在建工程中，如混凝土的“整体工程”连接、建筑物的修补、水泥制品的修补、建筑设施中二修补等[1]。
2.2 碳纤维筋的优势
碳纤维具有较强的防水和防渗漏的特点，具有耐酸、耐碱的耐腐蚀性，阻燃性和良好的力学性能和良好的导电导热性，因此也在建筑工程和其他领域被广泛运用。据投资顾问行业研究中心相关统计数据显示,目前,世界碳纤维的需求量将以每年约13%的速度增长。在2011年,世界聚丙烯腈基碳纤维的全球需求量为5万吨,2012年达6万吨,到2018年需求量将可能达到10万吨[2]。由此可见，碳纤维的使用将越来越广泛。
2.3环氧树脂碳纤维复合筋的特性
环氧树脂碳纤维复合筋的主要技术指标及其与钢筋对比如下表：
从表格中可以看出，环氧树脂碳纤维筋的比重远远小于PVC钢绞线，同样体积的材料，重量上环氧树脂碳纤维复合筋的优势很大；环氧树脂碳纤维抗拉强度也大于钢绞线，其热膨胀系数较低，就说明在相同的温度下，膨胀的程度会低很多，用环氧树脂碳纤维筋代替PVC钢绞线，对于高层建筑来说是一项很创新的运用。
3.环氧树脂碳纤维筋的主要生产工艺
根据碳纤维筋的其生产工艺流程是: 先将碳纤维固定在一起, 然后穿过基体浸胶槽, 接着由成型模拉出, 出来后的束状产品经过固化室, 让树脂在室内凝结硬化, 形成碳纤维复合材料筋[3]。
虽然环氧树脂碳纤维复合筋有如此多的好处，但是价格问题一直是影响其发展运用的一个重要问题，因此，想要使它能被更广泛的运用的一个前提就是降低它的售价；其次，现在我国制造环氧树脂碳纤维筋的工艺水平还不够稳定，很多高新技术被掌握在美国日本等国家，因此，提高我国在这方面的工艺水平也是加快碳纤维复合筋的运用，降低成本的一大举措之一。
4. 环氧树脂碳纤维复合筋的应用领域
4.1 在桥梁建造工程中的应用
由于碳纤维筋的比重轻，在相同体积的情况下，所运用到的重量相对来说比钢筋少很多，因此，在桥梁建造中，减少大量机械搬运操作，减少劳动量，施工方便；并且由于它抗腐蚀性和耐酸碱性很强，在水中不易被侵蚀，相对来说使用寿命较长，方面管理和维护。在瑞士，伊巴赫桥的维护维修中运用了环氧树脂碳纤维复合筋，加固后的桥梁满足承载力的要求，在我国碳纤维复合筋在桥梁中的的运用也十分广泛，如湖南溆浦大江口桥、上海宝山飞云桥、南京长江大桥引桥等[4]。
4.2在道路工程中的应用
碳纤维复合筋的抗腐蚀性和耐酸碱性都比较高，因此，在下水道和化工、印染企业附近的排污管道中加入碳纤维复合筋，将会是一项很好地发展举措。并且其热膨胀系数低，不易因为温度的变化而导致变形，能有效缓解由于温度过导致管道爆裂现象的发生。并且经过挤压成型后，它可以变成仍和一种形状，并且凭借其本身强大的黏连性，能很好地与通道粘连，适用于地下弯头较多的路段。碳纤维提高了混凝土的抗裂、防渗、耐温差、耐磨等性能，可用于恶劣环境下的防水及防腐蚀层。
4.3在结构增强材料方面的使用
碳纤维复合筋具有很好地抗疲劳性，是在震动场合，如公路、铁路、桥梁等建筑的理想材料。碳纤维提高了水泥制品的抗拉、抗弯和抗冲击强度，改善了水泥制品的韧性及抗震性能，减缓了水泥制品损伤的发展，主要用于结构中的节点部位、桩的两端及大体积混凝土中，用于增强其抗震和抗拉性[5]。
5.总结
环氧树脂碳纤维筋结合了环氧树脂与碳纤维优异的力学、物理、化学性，被广泛用来解决隧道、路面、桥面混凝土结构的抗压问题和抗震问题。其施工简便、优异的防腐蚀性和抗震性等优点使其逐步取代钢筋，并在建筑工程领域占据一席之地，同时我国也应该在碳纤维筋的生产工艺上不断创新发展，使得国内的生产水平能不断提高，稳定性不断增强。降低环氧树脂碳纤维的运用成本，才能使它在各个领域内得到更广泛的利用和发展，成为发展国家经济的一大举措。
参考文献
[1]邱鹤年. 环氧树脂在建筑工程中的应用[A]. 中国环氧树脂应用技术学会.第十一次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C].中国环氧树脂应用技术学会:,2005:5.
[2]. 世界碳纤维的需求量快速增长[J]. 精细化工原料及中间体,2010,09:46.
[3]程东辉,谭起民. 碳纤维筋在工程中应用的生产建议[J]. 森林工程,2004,01:43-45.
[4]王腾,郭燕坤. 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J]. 纺织科技进展,2006,02:14-16.
[5]邵劲松,刘伟庆. 碳纤维在土木工程中的应用[J]. 玻璃钢/复合材料,2005,05:41-44.
第一作者：陈静波（1981-），男，汉族，海宁安捷复合材料有限责任公司，浙江省海宁市丁桥镇利群村颜家场15号，314414，总经理，复合材料的研究与开发，13675830531
