论文导读：智能混凝土研究才刚刚起步，智能混凝土还有巨大的发展空间。自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理，采用粘结材料和基材相复合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。又如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾尝试在混凝土中复合电粘性流体（SMA）作驱动组件材料来研制自调节混凝土材料。自感应混凝土又可被称为自诊断混凝土，可分为压敏自感应混凝土性和温敏性自感应混凝土等。
关键词：智能混凝土，自修复混凝土，自调节混凝土，自感应混凝土，智能混凝土展望
混凝土作为最主要的、用量最大的建筑材料，它以其低廉的成本，广泛的原材料来源，易成形，抗压强度高，耐腐蚀性好等优点成为建筑材料的首选。混凝土自诞生以来，经历了从普通的结构材料到复合材料然后到功能材料发展过程，已逐步向高强、多功能、高性能和智能化发展，而最新的发展趋势是向结构——智能一体化发展。论文大全。而智能混凝土则是这一趋势的综合体现。
混凝土的生产能耗高，污染严重，这么多年过去了，沙子和碎石的消耗很大，如此下去沙石的供应将很快枯竭。所以为了提高沙石的利用效益和混凝土的可持续发展，我们应该致力于对混凝土性能提高的研究，而智能化的混凝土则能达到这个目的。智能混凝土研究才刚刚起步，智能混凝土还有巨大的发展空间。
智能混凝土经过一定时间的发展，已有很多的种类，总的来说可简单分为：自修复混凝土、自调节混凝土和自感应混凝土。下面对这几种智能混凝土进行简单分析：
自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理，采用粘结材料和基材相复合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。论文大全。日本学者曾在实验中模仿骨组织结构，将内含粘接剂的空心胶囊掺入混凝土材料中，一旦混凝土材料在外力作用下发生开裂，空心胶囊就会破裂而释放粘结剂，粘结剂流向开裂处，使之重新粘结起来，起到愈伤的效果，这样混凝土就有了自修复的能力了。而混凝土结构在使用过程中出现裂缝是不可避免的，比如说混凝土在制造成型过程中的干缩裂缝，在承载过程中的拉伸裂缝等等。而混凝土裂缝的产生，不仅使强度降低，而且会严重影响混凝土的耐久性能和使用寿命。例如空气中的酸雨和极易通过裂缝侵入混凝土内部，腐蚀混凝土内的钢筋。可对于混凝土内部的裂缝，要想检查和维修都很困难，所以自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。自修复混凝土通过在混凝土传统组分中复合含修复胶剂的纤维管，在混凝土结构内部形成与骨组织中相类似的修复网络，在外力作用下一旦混凝土开裂，修复纤维破裂，修复胶剂流出、深人裂缝并硬结，恢复甚至提高开裂部分的强度，增强延性弯曲的能力，从而提高整个结构的性能。
混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料。例如在室内环境湿度自动调节中，日本学者就利用关键组分是沸石粉的混凝土完成对室内环境湿度的探测，并根据需求调节室内湿度，其中沸石粉就是具有驱动功能的组件材料。又如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾尝试在混凝土中复合电粘性流体（SMA）作驱动组件材料来研制自调节混凝土材料。实际上我们经常是在混凝土中埋入形状记忆合金(ER)，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载干扰下，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
自感应混凝土又可被称为自诊断混凝土，可分为压敏自感应混凝土性和温敏性自感应混凝土等。混凝土材料本身并不具备自感应功能，但在混凝土基材中复合部分导电相可使混凝土具备本征自感应功能。目前常用的导电组分可分三类：聚合物类、碳类和金属类，其中最常用的是碳类和金属类，例如碳纤维智能混凝土和光纤传感智能混凝土。1989年美国的D.D.L.Chung等首先发现将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入混凝土材料中，可以使材料具有自感知内部应力、应变和损伤程度的功能。而且这种复合材料可以敏感有效地监测拉、弯、压等工况及静态和动态荷载作用下材料的内部情况。此后自感应混凝土获得了一定的发展，例如在公路应用中，自感应混凝土能将各种数据传至监测站，然后工作人员利用抗阻与载重之间的关系就能确定公路上汽车的重量、位置和速度，为交通管理智能化打下基础。
以上都只是单一的诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土，只能称之为机敏混凝土。而单一的功能并不能充分发挥智能混凝土的智能作用，我们就应该将两种或两种以上的功能集于一身然后根据实际需要实现混凝土的真正智能化，对于现今及以后智能混凝土的发展，我们最重要的是要实现结构——智能一体化，同时为了使智能混凝土获得更好更广泛的应用，应该让智能混凝土集成化、产业化、小型化、价格低廉化和原材料来源广泛化，另外应该充分利用工业废料，变废为宝，同时降低智能混凝土的造价。还有就是要开发更好的智能控制材料，找到功能更强大的材料和更好的制造工艺。但我们在开发智能混凝土工程中也应注意开发的针对性、实践的可行性和设计思考的综合性。
同时我们也不能只局限于智能混凝土内部的研究和发展，我们可以将眼光放远，将智能混凝土与其他建筑材料综合考虑综合运用。论文大全。比如说采用钢渣成功配制出一种新型的导电混凝土，不仅具有较好的导电性，并且具有较佳的力学性能，同样我们可以将钢渣加入智能混凝土中，提高智能混凝土的导电性能和智能传感性能，然后运用于结构防冻当中，将会带来巨大的效益。
参考文献：
[1]赵巍 智能材料及其在混凝土中的应用科技信息 2009 (25)
[2]姚忠伟 智能混凝土的研究及其发展 新型建筑材料 2005(2)
[3]匡亚川、欧进萍 功能材料2007，38(11)
[4]杨 晶 智能混凝土研穷发展 新型建筑材料 2009(10)
[5]李 惠、欧进萍、LIHui.OU Jin-ping 智能混凝土与结构 工程力学2007,24(z2)
[6]姚 武、吴科如 智能混凝土的研究现状及其发展趋势
|
