智能混凝土与结构

1、智能混凝土与结构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 向高强度、 高性能、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。智能棍凝十分为狭义智能棍凝土和广义智能混凝土 .狭义智能混凝土是指在 混凝土成型过程中加入某种 / 些材料形成的具有特殊功能特性的混凝土复合材料 广义智

2、能混凝土除包括狭义智能混凝土外， 还包括利用光纤光栅等传感元件或形 状记忆合金等驱动装置形成的具有健康监测和振动控制功能的智能棍凝土结构。智能混凝土最早可追溯到 20 世纪 60 年代，当时苏联学者尝试以碳黑石墨 作为导电组分制备水泥基导电复合材料。 20 世纪 80 年代末，日本土木工程界的 研究人员设想并着手开发构筑高智能结构的所谓 “对环境变化具有感知和控制功 能”的智能建筑材料， 1993 年在国家自然科学基金支持下，美国开办了与土木 建筑有关的智能材料与智能结构的工厂。自 20 世纪 90 年代以来，国内外对混 凝土在智能化方面作了一些有益的探讨， 并取得了一些阶段性的成果。 相继出

3、现 了损伤自诊断智能混凝土、 自适应自调节智能混凝土混凝土、 自修复智能混凝土、 具有反射和吸收电磁波功能的智能混凝土、温度自监控智能混凝土等。自感知混凝土是通过在普通混凝土中掺加特殊填料， 使其电阻随应变而对应 变化，通过电阻信号的采集实现应力、 应变自监测。 自感知混凝土最早是从美国 的 Chung DD L 发现碳纤维混凝土电阻与应变的对应关系开始，国内哈尔滨工 业大学、武汉理工大学、 上海同济大学等也相继开展了碳纤维混凝土研究并取得 了系统成果。哈尔滨工业大学欧进萍、 李惠和韩宝国等系统研究了机敏混凝土信号采集和 处理系统， 开发了水泥基标准应变传感器， 为自感知智能混凝土的实际应用开

4、辟 了可行之路； 近年来，李惠、欧进萍和肖会刚等发现了纳米混凝土的应变自感知 性能，并将其成功应用于某桥关键截面应变状态的监测， 同时纳米混凝土还具有 高延性、高耐磨和高耐久性等优异的综合性能，成为了新的研究热点。自阻尼混凝土是在混凝土中掺加一些自增强阻尼材料， 提高混凝土自身的阻 尼系数，则可在不附加阻尼装置的前提下达到同样的减振效果， 掺加的自阻尼材 料一般为乳胶、硅灰、甲基纤维素、苯丙乳液等。美国的 Wang Y ，Chung D D L等，国内的欧进萍和刘铁军等人对自阻尼混凝土从材料到抗震结构都进行了系 统的研究。自修复混凝土是模仿生物组织对受创部位自动分泌某种物质， 而使创伤部位 得

5、到愈合的机能， 在混凝土中埋入装有粘合剂的胶囊， 混凝土开裂后粘合剂从胶 囊流出固化修补裂缝。日本的三桥博三教授、福尺公夫等，美国的 Dry Carolyn 等，国内上海同济大学等单位对修复材料的选择和修复效果等进行了研究， 哈尔 滨工业大学的欧进萍和匡亚川等人研究了修复材料的选择和布置方式， 研制了一 种内置纤维胶液管自修复混凝土， 并利用了形状记忆合金的记忆效应， 提出了主 动自修复混凝土并做了深入研究。调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、 地震等自然灾害期间， 能够调整承载能力和减缓结构振动，但因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通过肖会刚老师的专题报告，我对智能混凝土种类和发展详细讲解，在专题 中了