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CFRP材料即碳纖維增強復合材料,CFRP材料是一種力學性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7～9倍,抗拉彈性模量為23000～43000Mpa亦高于鋼.因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/（g/cm3）以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/（g/cm3）左右,其比模量也比鋼高.碳纖維復合材料的優(yōu)點是高強度,是鋼鐵的5倍；出色的耐熱性,可以耐受2000℃以上的高溫；出色的抗熱沖擊性；低熱膨脹系數,不宜變形量；熱容量小,較為節(jié)碳纖維復合材料在土木工程中的用途主要表現在碳纖維筋、碳纖維增強水泥和碳纖維增強木材.碳纖維筋的強度比低碳鋼高約90%,而重量僅為后者的1/5左右；碳纖維與混凝土的附著強度高達713MPa,高于鋼絞線與混凝土2197MPa的附著強度；碳纖維筋具有良好的拉伸疲勞性能及耐腐蝕、抗沖擊、柔性高和易于操作的性能,因此在橋梁、碼頭等易受腐蝕的結構中應用較多.碳纖維增強水泥在水泥及其制品中摻和一定量碳纖維和外加劑,以有效控制水泥及其制品塑性收縮及早期裂紋,提高水泥及其制品的密實性,增加水泥及其制品后期強度

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用地緊張、生存空間擁擠、交通堵塞、基礎設施落后、生態(tài)失衡和環(huán)境惡化等“城市病”給人類居住帶來了很大的影響,也制約了經濟和社會的進一步發(fā)展,成為現代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙.因此,人類為了爭取生存,土木工程的未來至少有以下五個發(fā)展方向：

1.向高空延伸

作為城市發(fā)展的產物之一,高層建筑物不僅在數量上越來越多,而且在高度上也越來越高,與地面高空發(fā)展相對應.日本擬在東京建造800.7m高的千年塔,它在距海約1.25英里的大海中,將工作、休閑、娛樂、商業(yè)、購物等融于一體的抗震豎向城市中,居民可達5萬人.中國擬在上海附近的1.6公里寬,200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈,居民可達10萬.印度也提出將投資50億建造超級摩天大樓,其地上共202層,高達710m.

2.向地下發(fā)展

地下空間的開發(fā)也有著巨大的吸引力,原因在于目前城市地下空間開發(fā)不需要支付或支付很少土地費用.城市地下空間是一個十分巨大而豐富的空間資源,如果得到合理開發(fā),其節(jié)省土地資源的效果是十分明顯的,另外工程實踐也表明地下空間開發(fā)在一些大城市條件已基本成熟,而且是現代城市開發(fā)的必然趨勢.1991年在東京召開的城市地下空間國際學術會議通過了《東方宣言》,提出了“21世紀是人類開發(fā)利用地下空間的世紀”,建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點.

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全世界約有1/3陸地為沙漠,每年約有600萬公頃的耕地被侵蝕,這將影響上億人口的生活.世界未來學會對下世紀初世界工程設想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲.在缺乏地下水的沙漠地區(qū),國際上正在研究開發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽能淡化海水的可行方案,該方案一旦實施,將會啟動近海沙漠地區(qū)大規(guī)模的建設工程.

5.向太空邁進

早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一大膽設想,即在月球上利用它上面的巖石生產水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站,這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍.由于近代天文學宇航事業(yè)的飛速發(fā)展和人類登月的成功實現,人們發(fā)現月球上擁有大量的鈦鐵礦,在800℃高溫下,鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣,由此可以制造出人類生存必需的氧和水.預計21世紀50年代以后,空間工業(yè)化、空間商業(yè)化、空間旅游、外層空間人類化等可能會得到較大的發(fā)展.