你知道智能混凝土吗？好像感(gan)覺混凝土與智能完全不(bu)搭边，今天太平(ping)洋小编就跟大(da)家聊聊混凝土怎麼變智能的。
智能混凝土是在混凝土原有(you)組分基礎上复合智能型組(zu)分，使混凝土(tu)具(ju)有自感知和記忆、自適應、自修复特性(xing)的多功能材料。根據这些特性(xing)可以有效地预報混凝土材料内部的损(sun)伤，满足結構自我(wo)安全(quan)檢測需要，防止混凝土結構潜在脆性破坏，並能根據檢測結果自(zi)動進行修复，顯著提高混凝土結構的安全(quan)性和耐久性。以目前的科技(ji)水(shui)平製備完善的智能混凝土材料還相当困难。但近年來损伤自诊断混凝土、温度自調節混(hun)凝土、仿生自愈合混(hun)凝土等一(yi)系列 智能混凝土的相繼出現，為智能混凝土的研究打(da)下了坚實的(de)基礎。
1.损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土(tu)具有壓敏性和(he)温敏性等自感應功能。普通的混凝(ning)土材料本身不具有(you)自感應功能，但在混凝土基材中复合(he)部分其他材料組分使混凝土本身(shen)具備本征自感應功能。目前(qian)常用的(de)材料組分有：聚(ju)合類、碳(tan)類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳(tan)類、金屬類和光纖。
碳(tan)纖(xian)維是一種高強度、高(gao)弹性且(qie)导電性能良好的材料。在水泥基材料中掺入適量碳纖維(wei)不仅可(ke)以顯著提高強度和韧性，而且其(qi)物理性能，尤其是電學性能也有(you)明顯的改善，可以作為傳感器並以電信號輸出的形式反映自身(shen)受力状况和内部的损伤程(cheng)度。將一定形状、尺寸和掺(can)量的(de)短切碳纖維掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感(gan)知内部應力、應變(bian)和操作程度的功能(neng)。例如，碳纖維混凝土的電阻變化與其内部結構(gou)變化是相對應的。反映了混凝土内部的應力(li)一應(ying)變關系，可實現對結(jie)構工作状態的在(zai)線监測； 碳纖維混凝土材料的體积電导(dao)率會随疲劳次数的增加发生不可逆的(de)降低。因(yin)此(ci)，可以應用这一現(xian)象對混凝土材料的疲劳(lao)损伤進行监測，尤其對公路、鐵路橋梁监控有極(ji)大的應用价值；利用碳纖維混凝土的温度敏感性，可以實現對建筑物内部和周围環境變化的實時监控；也可以實現對大體积混凝土的温度自监控以及(ji)用(yong)於熱敏元件和火警報警器等。此外還可應用於工業(ye)防静電構造、公路路面、機場(chang)跑道等處的化(hua)雪除冰、鋼筋混凝土(tu)結構(gou)中的鋼筋阴極保護、住宅及养殖場的電(dian)熱(re)結構等。光(guang)纖(xian)傳感智能混凝土，是在混凝土結構的關键(jian)部位埋(mai)入纖維傳感器或其阵列，探(tan)測混凝土(tu)在碳化以及受载過程中内部應力、應(ying)變變化，並對由於外力、疲劳等(deng)產生的變形、裂纹(wen)及擴展等。损伤進行(xing)實時监測。到目前(qian)為止，光纖傳感器(qi)已用於許多工程，典型的工(gong)程有加拿大Caleary建設的一座名為 Beddington Tail的雙跨(kua)公路橋内(nei)部應變状態监測、美國 Winooski的一座水電大(da)坝(ba)的振動监測，國内工程有重庆渝长高速公路上的紅槽房大橋监(jian)測和芜湖(hu)长江大橋长期监測與安全評估系統等。
2.自調節智能混凝土
自調節(jie)智能混凝土具有電力效應和電熱效(xiao)應等性能。混凝土結(jie)構除了正常(chang)负荷外，人們還希(xi)望它在(zai)受臺風、地震等自然災害期(qi)間，能够調整承载能力(li)和减缓結構振(zhen)動，但因混凝(ning)土(tu)本身是惰性材料，要達到(dao)自調節的目的，必须复合具有驅動功(gong)能的組件材料，如：形状記忆合金(SMA)和電流變體(ER)等。在混凝土中埋入形状記(ji)忆合金，利用形状記忆合金對温(wen)度的敏感性和不同温度下恢复相應形状的功能，在混凝(ning)土結構受到(dao)异常荷载干扰時，通過(guo)記忆合金形状的變化，使混凝土結構内部應力重分布(bu)並產生一定的(de)预應力，从(cong)而提高混凝土結構的承载力(li)。在混凝土中(zhong)复合電流變體(ti)，利用(yong)電流變體的这種流變作用，当混凝土結(jie)構受到臺風，地震袭擊時調整其内部的(de)流變特性，改(gai)變結構的自振頻(pin)率、阻尼特(te)性(xing)以達到减缓結構振動的目的。
3.自修复智能混凝土
混凝土(tu)結構(gou)在使用過程中，大多数是带縫工作的(de)。混凝土產生裂縫，不仅強(qiang)度降低，而且(qie)空氣中的CO2、酸(suan)雨和氯化物等極易通過裂(lie)縫侵入混凝土内部，使混凝土(tu)发生碳化，並腐蚀混凝(ning)土内的(de)鋼筋，这對地下結構物或盛有危险品的處(chu)理設施尤為不(bu)利，而(er)且一旦(dan)混凝土產生裂縫，要想檢查和維修都很困难。自修复混(hun)凝土就是應这方(fang)面的需要而產生的。在混凝土傳統組分中复合(he)特性組分(如(ru)含有黏結剂(ji)的液芯纖維或胶囊)在混凝土内部形成智能(neng)型仿(fang)生自愈合神經網絡系統，模仿動物的这(zhe)種骨(gu)組織結構和受创伤后的再生、恢复(fu)機理。采用黏結材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏(huai)后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的(de)新型(xing)复合材料。
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