技术在不断地进步，并且不是以线性方式而是以阶段式发展的一个基本工程原理的发现或一种新型材料的发展常常导致一连串的技术革新反应。
蒸汽机的发明引起了一场工业革命，电子学随着真空管的开发达到了其第一个平稳时期，继晶体管、集成电路及大规模集成块的发展之后又获得了爆炸性的进步。在民用工程方面也一样，硅酸盐水泥及后来的钢筋混凝土的使用确实使这项工程从一个土、石、木的世界跳跃到另一个高级结构的世界。
然而，民用工程从那时起就停滞不前了，一直主要依赖于一个世纪以前所开发的钢铁的形状、硅酸盐水泥及各种建筑机械。虽然在设计和建筑方面引进了计算机，且从其它工程领域引进了先进技术，但与钢筋混凝土取代土石结构比较起来，这并未实现什么重大的突破。
让我们看一下研究开发的趋势反应用新材料的前景。
以纤维为基质的材料与混凝土
PC首次获得公众承认之后30年已经过去了。如今，虽然公认其坚固的耐久性，但我们也意识到在PC结构中由于保护层不充足而造成腐蚀损坏的结果，然而一味增加保护层也不是解决问题的办法：如果PC需要与钢筋混凝土同等程度的保护，那么这种材料的主要优点之一也就不复存在了。
为了解决腐蚀问题，流行学派提倡使用无铁筋束材料，如玻璃纤维、碳纤维与aramid纤维。
对于把玻璃纤维用作PC筋束材料的研究迄今已进行了数年，如西德用玻璃纤维筋束建造了世界上第一座PC桥梁。日本也有各种集团在进行研究，但玻璃纤维商业化已遭失败，这是由于同钢棒或钢丝相比其与混凝土及锚地装置的粘合力较弱，此外，这种材料处理困难，抗碱性也不肯定。实际上、西德的例子是试验性的，这样建筑桥梁的目的，是为了根据其效果将来能用钢丝替代玻璃纤维。
所有这些新材料均具有与铁相近的单位截面积抗张强度和高度抗腐蚀性。然而，引进这些新材料的一个突出问题就是其耐久性。这也就是说，如果这些新材料易于拉长、变形或经过长时间使用后失去强度，那么其特殊的抗腐蚀性也变得没意义了。
我们倾向于从概念上把新材料归于塑料家族，从而，我们就注意到塑料的特性，如聚氯乙烯易于被拉长、变形或者老化。因此，在这些新材料用作PC筋束之前，首先要求我们理解其全部性质。表1列出了这些材料的通性，不过我们注意到即使同一种材料其实用价值也不同，这取决于具体情况与制造者。
为了把这些纤维用作实际的筋束材料，我们必须用一种粘料如通常的环氧树脂把它们粘合在一起，然后再将其加工成棒状。
与钢丝不同，新材料没有屈服点，且其张力——应变曲线直至其断裂点均呈一条直线（见图1）。在这些材料中，碳纤维强化塑料（CFRP）（其中碳纤维用环氧树脂粘接）呈现很大的强度及弹性模数，因此被认为是—种合适的钢丝代用品。所以近来的研究重点集中于碳纤维的应用。
继强度之后，最重要的性质是张力松弛。一种材料，不论其强度多大，如果失去其张力松弛性并使PC失去其特性，那么这种材料一点价值也没有。对碳棒进行的松弛试验表明其张力松弛性与钢丝类似，且不随温度而变化。
为了评价这些新材料对碱及海水的抵抗性，我们对这些材料也进行了严格的试验，如在苛性苏打溶液中煮沸，或在极热的溶液中对其长时间加压。试验结果表明，聚酯类材料不合格，凯夫拉和玻璃纤维呈现一定的畸变，而碳纤维则几乎无变化。
通常的碳纤维以及用树脂把它们粘合而成的碳棒的抗张强度相当于相应的钢材料，不过其弯曲强度与切应强度不足。玻璃纤维也呈现类似的性能。因此，若锚地装置是用于钢缆的，则压在边缘上的钢棒将会对碳棒施加压不均匀的张力，这常常导致碳棒断裂。这就是玻璃纤维强化塑料（GFRP）与CFRP迄今不能商业化的主要原因。
为了克服这个问题所采取的一种方法是用一种以上的纤维束取向法，生产纤维棒不是将所有纤维束平行排列，而是将一些纤维以直角形式缠绕在另一些纤维周围，这样得到的纤维棒强度增加，其所受切应力和弯曲力的方向也与原来的纤维棒稍有不同，故其承受能力也稍有改善。
所采用的另一种措施是增加锚地装置的机械加工精度，并设计各种方案使其与纤维束粘接更强。近来的试验结果表明锚地装置附近的断裂现象已经减少。而且抗张强度疲劳试验已经证实束状材料与钢丝的弯曲强度差不多相同。
新材料应用于PC结构的试验
在各种新材料中，对凯夫拉、GFRP及CFRP性能的连续试验证实，在目前的开发阶段，CFRP的实际性能均优于其它两种材料。因此，人们决定首先用C-FRP开始对PC结构材料进行加工试验，然后再对这些材料进行进一步的性能试验。
由港口研究所进行的试验之一是对未连接的PC块梁及预应力梁进行弯曲试验。
未连接的块梁由5块组成，每块的横截面是50×40 cm2，长度是 1 m。每块里边有6根或12根直径为8 mm的CFRP棒。所施加的总的张力强度分别是27吨和54.4吨。预应力梁是板状的，长2.95 m，宽20 cm，厚4 cm. 制造的两种筋束材料分别与2块或4块8 mm的CFRP板合并，为了增加其粘合力，板的表面要经过加工。
在预应力梁的破坏性试验中，混凝土被压碎，在使用同一种计算方法时所测定的其有效预应力强度几乎与钢材的相同。就混凝土梁而言，是在混凝土块的连接部位开始断裂，其根本原因是筋束材料断裂。第一个试验样品的预应力强度是10吨，第二个试验样品的预应力强度是17吨，这恰好与计算值相符，为了检查其长期变化，除了这些试验之外还做了一些其它试验。
商业化之前要解决的问题
如上所述，采用CFRP的PC提供了满意的试验结果，并且，已经证实这种材料抑制了由于张力聚集而导致的锚地装置滑动及断裂这些老问题的出现，因此，这种材料已经能够适用于实用结构的制造。
1987年，第二届地区港口建设局试验性地建造了一座由以CFRP作为筋束的建筑块所组成的六角形浮码头。此码头是将中空的强化混凝土块装置成一个六角形，CFRP呈对角线穿插把这些混凝土块绷成一个整体。此工程的意义在于现在能将小的预制混凝土块组装成一座相对来说大面积的浮码头，而根本不用担心筋束材料的腐蚀。今年这个财政年计划在Inawashiro湖建造一座实用浮码头作为观光船只的停泊地。
此外，一个县目前正在研究用CFRP缆建造一架后应力（Post-tensioned）路桥的可行性。另一次研究是检查把CFRP用作码头底板钳夹部件的可行性。
CFRP优良的抗腐蚀性不仅使其成为理想的港口建筑与沿海桥梁中的PC缆，而且还成为理想的缆索桥梁中的缆索。碳纤维还是非磁性的，这促使人们对把CFRP应用于超导磁浮铁路及其它超导辅助设备进行研究。然而，就目前情况而言，锚地结构仍用钢制造，普通的铁棒用于腹梁的加固，因此，现今的PC结构材料是不完全抗腐蚀的。
—种更新的趋势是将CFRP制成各种各样的形状，开发与铁棒相同使用方式的加固材料。人们期望这些新式CFRP最终取代现行的腹梁加固用的铁棒。
关于锚地装置，试制的各种新式样远远不止用普通钢所制做的那些。所用的材料有不锈钢、铝、青铜、陶瓷及CFRP。这些材料中，陶瓷似乎不可能商业化，因为其加工困难且不能精制，除此而外，它同别的材料一样令人满意。不过，有些材料价格昂贵或加工成本高，从而在决定用于制备锚地装置的理想材料时需较长的时间。
在价格方面，CFRP棒料本身也昂贵，它大约比同等重量的PC钢料贵10倍，筋束强度单价则是其2倍，不过，其优异的抗腐蚀性意味着它需要的保护层较少，这反过来说就是将它用作大跨度梁时其重量会大大减少。这样，棒料的开支就得到了补偿。
目前，CFRP正用于这样一些产品，如飞机的结构部件，高尔夫球棒的长柄，体育运动球拍及钓鱼竿等，其总的应用范围还是相对小的。一旦大众公认其为一种民用工程的结构材料、并随之批量生产后，其价格就可望迅速降低。事实上，其目前的价格已经是几年前的一半左右了。凯夫拉的性质仅次于碳纤维，然而由于其抗碱性能差而不能商业化，不过，通过改进其基质并更妥当地进行束状处理，我们可以将它制成抗碱性的，而且，因为人们正在开发一种更强的凯夫拉，所以这类材料也是有前途的。
除了将新材料用作PC筋束之外，人们还在开发一些处理方法把各种纤维直接混到混凝土中，以使预制建筑板商业化。
当人们把与钢筋混凝土及PC结构材料的腐蚀性有关的焦虑解除时，民用工程将会获得巨大的利益。如减少保护层从而建造更轻的建筑物将会变得可行。海沙含盐的不利影响是近年来较大的一个问题，这个问题将会减少，从而大大减低洗沙的开支并较大量地利用海水混合混凝土。当新型抗腐蚀材料可随便与混凝土结合使用时，其优点将是不可估测的。
[Science & Technology in Japan，1988年8月~9月]