智能混凝土的研究和发展

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智能混凝土的研究和发展

摘要:智能混凝土是现代建筑材料与现代科技相结合的产物,是传统混凝土材料发展的高级阶段。回顾了智能混凝土的发展历史和研究现状,展望了智能混凝土的发展趋势和应用前景,阐述了研究中应注意的问题。

随着现代材料科学的不断进步,作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用。疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响,结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减,甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生,延长结构的使用寿命,必须对此类结构进行实时的“健康”监测,并及时进行修复。现有的无损检测方法,如声波检测X射线及C扫描等,只能定性检测,而不能定量、数据化处理,更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难,甚至是不可能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固,而对损伤的原结构进行维修比较困难,尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代社会向智能化的发展,研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自修复、恢复的智能混凝土已成为自动喷水系统结构一功能一体化的发展趋势

智能材料,指的是“能感知环境条件,做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统,同时具有感知和激励双重功能,能对外界环境变化因素产生感知,自动作出适时。灵敏和恰当的响应,并具有自我诊断、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分,使混凝土具有自感知和记忆,自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤,满足结构自我安全检测需要,防止混凝土结构潜在脆性破坏,并能根据检测结果自动进行修复,显着提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述,智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合,以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现;为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。

自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能,但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有:聚合类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介支模

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