由于施工质量、地震、改变使用功能等方面的原因，建筑结构的加固日益成为建筑行业的重要领域，复杂的结构形式与工程情况也对现有的加固手段提出了新的要求。由于具有强度高、耐腐蚀性好、加工工艺简单、施工方便、施工空间无限制等优点，碳纤维复合材料在加固领域里迅速得到广泛的应用。目前，工程中使用最多的是将碳纤维片材中的布材粘贴到混凝土表面用于结构的加固补强，而碳纤维布与环氧树脂形成复合材料后的力学性能是影响加固效果的关键所在。文中根据国家标准GB/T3354-1999定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法，从材料是均匀的假定出发，不考虑纤维与基体的具体区别，用其平均性能即宏观拉伸强度来表示材料的强度，从而对碳纤维复合材料的力学性能进行了初步的研究分析。

　　试件分别参照国标尺寸要求制作，利用液压式万能试验机加载，以1mm/min的速度进行加载。为防止受力不均，试验过程中试件应严格对中；试件两侧加强片的厚度应相同，并保证对称粘贴。

　　试件在加载过程中会出现时断时续细碎的噼噼啪啪的响声，接近破坏时，响声连续不断，声音越来越大，直至试件突然破坏，破坏位置处胶层均碎裂。对于A种布材，一层试件的破坏形式多为两端横截面脆断，断口较为整齐，多呈锯齿状，部分试件出现一端斜裂的现象；二层，三层试件的破坏形式多为纤维束间撕裂，有层间分离现象。对于B种布材，一层试件的破坏形式多为纤维束间撕裂；二层，三层试件的破坏形式多为层间分离、撕裂，纤维束间撕裂。

　　碳纤维复合材料的强度比碳纤维布的强度高。对于A种试件而言，复合材料的强度是碳纤维布强度的2.15倍；对于B种试件而言，复合材料强度是碳纤维布强度的2.41倍。这是因为纤维与基体复合后，基体提供了一个连续的介质，保持了纤维的铺设方向，从结构上保证了纤维的载荷传递，允许纤维承受压缩和剪切荷载。同时，基体在纤维间起着分散和传递载荷的作用，也提高了纤维沿纤维方向的承载能力。纤维要起到良好的承力作用，需要按合理的比例均匀分散在基体内。

　　碳纤维粘贴的层数对其强度的影响并不明显。二层，三层与一层相比，强度变化不大，并且从总体上来说，一层试件的强度要高于二层，三层。产生这种情况的主要原因是处理试验结果所用的数学公式与试样破坏形式不完全适应。拉伸强度计算公式（最大拉伸荷载除以标距段截面积）仅假设了一种破坏模式，即试样的断裂面垂直于试样纵轴，这是一种理想的破坏状态，然而，实际上并非如此。无论是哪一种布材，试件大多出现了层间分离撕裂的破坏形式。由于荷载在纤维束间及层间的传递主要依赖基体，而基体的强度要比纤维低两个数量级，纤维间的抗剪能力远低于纤维的抗拉能力。当荷载达到一定值时，试件中粘贴不良或应力集中处聚合物基体破坏，裂纹沿纤维方向扩展。随着荷载的增加，裂纹相互连贯，直至最后分层撕裂破坏。

　　碳纤维复合材料比碳纤维布材的0°拉伸强度高，究其原因是基体在纤维间起着分散和传递载荷的作用，也提高了纤维沿纤维方向的承载能力。面密度的大小会影响施工质量，从而影响试件的受力性能，造成粘贴层数的增多，并不能相应增强其抗拉能力，多层复合材料的0°拉伸强度与单层的相近，并略有降低的现象。多层碳纤维复合材料平行于纤维方向的宏观力学性能与单层复合材料相似，呈线弹性变化，破坏时没有前兆，呈脆性破坏。

　　阅读延伸：《碳纤维拉伸强度会受哪些缺陷影响》