Com o aprofundamento da pesquisa sobre materiais compostos, fibra de carbono unidirecional materiais compósitos, como material substituto ou suplementar para materiais de construção convencionais, como aço, madeira e concreto, serão cada vez mais utilizados na engenharia civil.Em comparação com os materiais convencionais, as principais vantagens deste tipo de material composto são: peso leve, tamanho mais adequado e melhor estabilidade térmica, boa resistência à corrosão, alta resistência específica e boa resistência à fadiga. Ao alterar os materiais componentes e o design de layout, ele pode ter muitas propriedades não estruturais, como reflexão anti-radar, propriedades eletromagnéticas e amortecimento acústico. Atualmente, este tipo de material composto é usado principalmente como materiais estruturais, como pontes, estruturas de construção e engenharia marinha, como os principais componentes de suporte de força e materiais estruturais. Alguns componentes estruturais da engenharia civil também podem ser reforçados ou reparados para melhorar o desempenho dos componentes.

O uso de materiais compósitos de resina de carbono  fibra unidirecional para reparar, fortalecer, renovar e envoltório de barras e estruturas de concreto tem um significado prático muito importante. Estatísticas relevantes mostram que cerca de 40% das pontes auto-estradas existentes nos Estados Unidos são consideradas com defeitos estruturais e funcionais, e o trabalho de manutenção é muito pesado.O método de reparo da placa de aço utilizado na casa tem desvantagens como alta qualidade, alta rigidez, ligação incompleta com componentes, baixa resistência à corrosão e cobertura de efeito de reforço, e seu uso é limitado.O uso de materiais compósitos de resina de carbono  fibra unidirecional para reforçar e reparar componentes de concreto evita os defeitos do método de reparo e reforço de chapa de aço e irá criar maiores benefícios econômicos e sociais.

Efeito de fortalecimento de diferentes camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional em corpos de prova de concreto

Os resultados mostram

(1) À medida que o número de camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional aumenta, a carga de ruptura máxima aumenta gradualmente, mostrando um efeito de reforço muito óbvio. Comparada com a amostra de concreto matriz sem tecido de fibra de carbono unidirecional, quando uma camada de tecido de fibra de carbono unidirecional é aplicada, a carga de ruptura aumenta em 103%. Quando duas camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional são fixadas, a carga de quebra aumenta em 201%; quando 3 camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional são anexadas, a carga de quebra aumenta em 257%

(2) A fixação de tecido de fibra de carbono unidirecional na superfície do concreto pode aumentar o deslocamento final na ruptura em mais de 300%.O deslocamento final quando o espécime é quebrado corresponde ao grau de fresamento do espécime, e o aumento do deslocamento final reflete o aumento da flexibilidade do espécime, ou seja, o aumento da confiabilidade do material. Portanto, a fixação de tecido unidirecional de fibra de carbono na superfície do concreto pode fortalecer significativamente o concreto.De um ponto de vista econômico e prático, se não houver requisitos especiais, pode ser mais apropriado colar duas camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional, pois colar duas camadas de tecido de fibra de carbono unidirecional pode aumentar a resistência do concreto em mais de 2 vezes, o que foi muito melhorado.A resistência destrutiva do concreto.E colar mais tecido de fibra de carbono unidirecional aumentará ainda mais a resistência do concreto, mas o aumento será reduzido, e sem dúvida aumentará o custo.

Efeito reparador de tecido de fibra de carbono unidirecional/compósito de resina epóxi em corpos de prova de concreto com lacunas

Pode ser visto a partir da figura:

(1) Antes da fratura, o deslocamento limite do concreto (não reparado) é inferior a 1 mm, a deformação permissível é muito pequena, e a carga máxima que pode ser suportada é de cerca de 40% da carga máxima (110 kN) do mesmo concreto completo.%. Os corpos de prova reparados com massa epóxi e colados com 2 camadas de tecido unidirecional de fibra de carbono, o deslocamento da fratura aumentou cerca de 35 vezes, a carga máxima aumentou 9 vezes, mostrando que o tecido unidirecional de fibra de carbono tem um efeito de reparo muito bom sobre o concreto defeituoso.

(2) Reforçar o corpo de prova de concreto com tecido de fibra de carbono unidirecional, independentemente de o concreto ter defeitos de pré-fabricação, sua carga de falha permanece na mesma ordem de magnitude, indicando que o uso de tecido de fibra de carbono unidirecional para reforçar ou reparar o concreto obteve bons resultados.

Processo de fratura de corpos de prova de concreto reforçados com compósitos unidirecionais de fibra de carbono durante a falha de flexão

Pode-se observar, a partir do processo de destruição dos componentes do concreto, que o estado de união da interface entre o material compósito de fibra de carbono unidirecional e o material compósito de resina epóxi e o concreto é um fator importante que afeta o efeito da armadura do material compósito de fibra de carbono unidirecional.A resina epóxi com alta resistência ao cisalhamento deve ser selecionada, e a interface deve ser devidamente tratada