隨著複合材料研究的深入，單向碳纖維複合材料作為鋼鐵、木材、混凝土等傳統建築材料的替代或輔助材料，將越來越多地應用於土木工程領域。與傳統材料相比，這種複合材料的主要優點是：重量輕，尺寸合適，熱穩定性好，耐腐蝕效能好，比強度高，抗疲勞效能好。透過改變元件材料和佈局設計，可以使其具有反雷達反射、電磁特性和聲阻尼等非結構特性。目前，這種複合材料主要用作橋樑、建築結構和海洋工程等結構材料，作為主要的受力構件和結構材料。土木工程中的一些結構構件也可以進行加固或修理，以提高構件的效能。

採用單向碳纖維樹脂複合材料對混凝土構件和結構進行修補、加固、修復和包裹具有十分重要的現實意義。有關統計顯示，美國現有的572，729座公路橋樑中，有近40%被認為存在結構和功能缺陷，維修工作十分繁重。房屋用鋼板修補方法存在質量高、剛性高、與構件粘結不完全、耐蝕性差、加固效果好等缺點，其使用受到限制。採用單向碳纖維樹脂複合材料加固和修復混凝土構件，避免了鋼板修補加固方法的缺陷，將產生更大的經濟效益和社會效益。

不同層單向碳纖維布對混凝土試件的加固效果

結果表明

（1）隨著單向碳纖維布層數的增加，最大破斷載荷逐漸增大，表現出非常明顯的加固效果。與無單向碳纖維布的基體混凝土試件相比，一層單向碳纖維布的斷裂荷載提高了103%。當加貼上2層單向碳纖維布時，斷裂載荷增加了201%；當3層單向碳纖維布附加時，斷裂載荷增加了257%。

（2）在混凝土表面貼上單向碳纖維布可使斷裂極限位移提高300%以上。試件斷裂時的極限位移對應於試樣的銑削度，極限位移的增加反映了試樣柔度的增加，即材料可靠性的提高。因此，在混凝土表面貼上單向碳纖維布可以顯著增強混凝土的強度。從經濟和實際的角度來看，如果沒有特殊要求的話，最好是貼上兩層單向碳纖維布，因為貼上兩層單向碳纖維布可以使混凝土強度提高2倍以上，這大大提高了混凝土的強度。混凝土的破壞性。而貼上更多的單向碳纖維布將進一步提高混凝土的強度，但增加的幅度會減少，無疑會增加成本。

單向碳纖維布/環氧樹脂複合材料對帶縫混凝土試件的修復效果

從圖中可以看出：

（1）斷裂前，混凝土試件（未修復）的極限位移小於1mm，允許變形很小，能夠承受的最大荷載約為同一完整混凝土試件最大荷載（110 KN）的40%左右。%。試件採用環氧膩子修補，貼上2層單向碳纖維布，斷裂位移提高35倍左右，最大荷載增加9倍，表明單向碳纖維布對缺陷混凝土具有很好的修補效果。

（2）用單向碳纖維布加固混凝土試件，無論混凝土是否存在預製缺陷，其破壞荷載均保持在相同的數量級，說明用單向碳纖維布加固或修補混凝土取得了良好的效果。

單向碳纖維複合材料增強混凝土試件在彎曲破壞過程中的斷裂過程

從混凝土構件的破壞過程可以看出，單向碳纖維布/環氧樹脂複合材料與混凝土之間的介面粘結狀態是影響單向碳纖維布覆合材料加固效果的重要因素。選擇高剪下強度的環氧樹脂，並對介面進行適當的處理。