材料发展与土木工程发展的关系 材料发展与土木工程发展的关系
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土木工程的发展依赖于材料的发展和新材料的应用，降低了土木工程的成本。
比如轻钢结构的出现，保温板的出现，建筑节能的突破等等。
土木工程有三大力学|理论力学；材料力学；结构力学。
力学新发现的应用也降低了工程成本。
理论指导工程，如青藏铁路工程，它指导工程解决许多难题，使技术创新突破技术难题。
有很多社会需求，比如青藏铁路工程，中国长城；中国的故宫等等。
碳纤维是一种纤维状碳材料。
它是一种新型材料，具有比钢高的强度，比铝低的密度，比不锈钢耐腐蚀，比耐热钢耐高温，像铜一样的导电性，以及许多有价值的电、热、机械性能。
碳纤维和塑料复合材料制成的飞机不仅重量轻，而且功耗小，推力大，噪音低；用碳纤维制作电子计算机的磁盘，可以提高计算机的存储容量和运算速度；用碳纤维增强塑料制造卫星、火箭等航天器，机械强度高，质量小，可以节省大量燃料。
在1999年南斯拉夫联盟共和国科索沃战争中，北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分的电力供应。其原理是产生覆盖大面积的碳纤维云，使供电系统短路。
目前，人们还不能直接从碳或石墨中提取碳纤维。他们只能用一些含碳的有机纤维作为原料，将有机纤维与塑料树脂结合，放入稀有气体气氛中，在一定压力下碳化。碳纤维是纤维状碳材料，其化学成分中的碳含量超过90%。
由于碳单质在高温下不能熔化，也不能溶解在各种溶剂中，所以到目前为止还不可能用碳单质制造碳纤维。
碳纤维可以通过聚合物有机纤维的固相碳化或低分子烃的气相热解来制备。
目前，世界上生产和销售的碳纤维大多是由聚丙烯腈纤维固相碳化制成的。
生成步骤为:a、预氧化:在空气体中加热，保持在200-300度，持续10-100分钟。
预氧化的目的是将聚丙烯腈的线性分子链转化为耐热的梯形结构，使其在高温碳化时不会熔化或燃烧，保持纤维状态。
b碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度，保持几分钟至几十分钟，然后生产产品碳纤维；所用的惰性气体可以是高纯氮气、氩气或氦气，但通常使用高纯氮气。
c石墨化:在惰性气氛中加热至2000-3000度，持续数秒至数十秒；这样生产的碳纤维也被称为石墨纤维。
碳纤维细度极好，一般只有19克左右；拉力高达300 kg/mm2。它还具有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、膨胀系数小等一系列优异性能。
目前，很少有其他材料像碳纤维一样具有如此多的优异性能。
目前碳纤维主要制成碳纤维增强塑料应用。
这种增强塑料优于钢材和玻璃钢，用途广泛，如制造火箭、宇宙飞船等重要材料；制造喷气发动机；制造耐腐蚀化学设备等。
羽毛球:现在大部分羽毛球拍都是碳纤维的。
【碳纤维】碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中，含碳量高于99%的石墨纤维称为石墨纤维。
碳纤维轴向强度和模量高，无蠕变，抗疲劳性好，非金属与金属之间的比热和导热系数小，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维密度低，X射线透过率好。
但其抗冲击性差，容易损坏。在强酸作用下被氧化，与金属复合会发生金属碳化、渗碳、电化学腐蚀。
因此，使用前需要进行表面处理的碳纤维可以通过聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶纤维或酚醛纤维的碳化来制造。按状态分为长丝、短纤维、短纤维；按力学性能分为普通型和高性能型。
普通碳纤维的强度为1000兆帕，模量约为100兆帕。
高性能碳纤维可分为高强度和高型号。
强度大于4000MPa也叫超高强度型；模量大于450GPa的模型称为超高模型。
随着航空航天空工业的发展，出现了高强高伸碳纤维，其延伸率大于2%。
使用最多的是聚丙烯腈基碳纤维。
碳纤维可以加工成织物、毡、垫、带、纸等材料。
碳纤维除了作为保温材料外，一般不单独使用，经常作为增强材料添加到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，形成复合材料。
碳纤维增强复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽和去电材料、人工韧带等人体替代材料。，可用于制造火箭炮弹、摩托艇、工业机器人、汽车板簧和传动轴等。
碳纤维是由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶纤维经氧化、碳化等制成。含碳量大于90%。
目前，碳纤维为替代发热材料的核心发热元件做出了新的贡献。国外很多节能加热设备的核心加热元件已经从金属材料逐渐升级为碳纤维材料。碳纤维材料在加热中的应用主要是利用其耐腐蚀、抗氧化、稳定性高、寿命长、热转化率高的特点。
中国在碳纤维材料的生产和研究方面仍然相对落后，优质的碳纤维材料仍然是从日本和韩国进口的，所以价格仍然很高。但随着国内合资合作形式的出现，以碳纤维为核心技术的产品早已进入普通消费者的家中。
碳纤维产品在供暖中的应用可分为短纤维、短切纤维等多种形式，通常用于“碳晶”、“地暖膜”等供暖产品。石墨产品广泛应用于早期加热膜，膜类产品除加热外，还广泛应用于热水器和工业设备的恒温环保。
在工程实践中，由于缺乏有效的防裂措施，混凝土固有的微裂缝在内外应力的作用下发展成较大的裂缝，最终通过毛细通道和裂缝形成，往往导致防水失效，也导致结构设计强度远未得到充分发挥，严重威胁工程的安全和使用。
研究表明，大多数裂缝与荷载无关，塑性收缩、干燥收缩、温度变化等开裂因素是许多混凝土问题的根源。
参考文献:
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