日期：20160307
土木工程材料主要分为结构材料和功能材料两类。
结构材料
钢材
性能：
- 优点：强度、刚度、延性、耗能
- 耐久性、耐高温性
研究方向：
- 耐高温性，防火涂料；
- 耐久性
- 涂料
- 石墨烯，吸收氯离子
- 环氧树脂，用于跨海大桥拉索防护
- 不锈钢，降低强度，增加截面，港珠澳大桥
- 强度
- 高强钢材，延性和耗能能力降低
- 低屈服点钢材，作为耗能构件，屈服点（100,110,160,210），伸长率达到25-30%
- 低温耐候钢
混凝土
混凝土构成有：水泥+水+砂+石，主要可控因素是水泥，水泥领域研究单位：
- 武汉理工大学
- 上海硅酸盐研究所
水泥的改进：
- 减少水灰比，从C10-C40，研发减水剂，增强流动性；
- 改变水泥粒径，C60-C80，高强混凝土，脆性增强，抗震、抗火能力差；
- 活性粉末混凝土，C200-C400，湖南大学
- 高性能混凝土，掺入活性硅灰，10%-15%，不能太多，以防水化热太大；
未来趋势：
- 生态绿色混凝土，Berkeley，MIT在研究；
- 粉煤灰、工业废料再利用，问题：活性低，水化慢；
- 建筑垃圾再利用，同济大学；
- 抗开裂混凝土，加入碳纳米纤维，解决原生裂纹；
其他热点：
- 应变自感知混凝土，掺入碳纤维，受压感知电阻变化；
- 掺纳米TiO2，强度、韧性、延性均大幅度提高；
- 分子动力学；
- 第一性原理；
- 活性粉末混凝土，不用骨料，工厂生产，湖南大学邵旭东
- 超高韧性混凝土；
- 自愈合混凝土
- 混凝土二次水化
- 内置胶囊
- 微生物膨胀法
工程问题只需要考虑好用就行，而科学研究必须解释为什么。原理的掌握可以降低试错成本。
FRP
Fiber Reinforeced Polymer
- 优点
- 抗拉强度极大
- 抗腐蚀
- 缺点
- 尺寸效应显著（具体不清楚）
- 抗剪性能差
- 难以锚固（斜拉桥应用）
FRP在航天领域及结构健康监测领域大量应用。
功能材料
驱动材料
磁流变材料，材料力学特性随电流变化；
形状记忆合金
形状记忆效应，超弹性，苏醒之后回到原点。
