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。损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
关键词：智能，混凝土，研究发展， 应用
Abstract: intelligent concrete is modern building materials and modern science and technology product of combining the traditional concrete materials is the advanced stage of development. Damage diagnosis concrete, concrete, the bionic self adjust temperature from healing for intelligent concrete concrete research to lay a solid foundation.
Keywords: intelligence, concrete, research and development, and application
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
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、高性能、多功能和智能化发展。研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一智能一体化的发展趋势。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。
一、智能混凝土的种类
1．损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。
1.1碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和四周环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
1.2光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲惫等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。
2．自调节智能混凝土
自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、地震等自然灾难期间，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，如：外形记忆合金和电流变体等。外形记忆合金具有外形记忆效应，若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入外形记忆合金，利用外形记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应外形的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金外形的变化，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。
3．自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土就是模拟生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模拟动物的这种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，使材料损伤破坏后，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。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，假如发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。
二、智能混凝土的应用
智能建筑材料智能材料是指模拟生命系统，能感知环境变化，并及时改变自身的性能参数，作出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。智能材料在建筑中的应用广泛，结构型智能建筑材料可对建筑结构的性能进行预先的检测和预告，不仅大大减少结构维护费用，更重要的是可避免由于结构破坏而造成的严重危害。而本文讨论的功能型智能建筑材料，则主要体现出在节能环保、绿色生态等智能化建筑元素中的作用。以建筑中的功能元素之一湿度调节为例，若使用当前的智能建筑技术，需要通过HVAC（Heating，Ventilating，andAirConditioning）系统实现，能耗很大。而一些建筑材料本身具有调节湿度的功能，可以充分加以利用。传统材料如木材的平衡含水率、石膏的“呼吸”作用，二者都可随空气湿度的变化吸收或放出水分。新开发的某些智能材料其调湿作用更加明显，如下文讨论的调湿混凝土、相转变材料等。
混凝土除水泥、水、砂、石及化学外加剂外的添加第六组分，不仅可以改善混凝土的使用性能，一些非常的功能型智能型添加物以及一些特种混凝土，可提供非常的绿色节能生态功能。1）电磁屏蔽混凝土通过掺入金属粉末导电纤维等低电阻导体材料，在提高混凝土结构性能的同时，能够屏蔽和吸收电磁波，降低电磁辐射污染，提高室内电视影像和通讯质量。2）调湿混凝土通过添加要害组分纳米天然沸石粉制成，可探测室内环境温度，并根据需要进行调控，满足人的居住或美术馆等建筑对湿度的控制要求，相比较于传统的利用温度湿度传感器控制器和复杂布线系统，使用和维护成本低。3）透水混凝土具备良好的透水透气性，可增加地表透水、透气面积，调节环境温度、湿度，减少城市热岛效应，维持地下水位和植物生长。4）生物相容型混凝土利用混凝土良好的透水透气性，提供植物生长所需营养。陆地上可种植小草，形成植被混凝土，用于河川护堤的绿化美化；淡水海水中可栖息浮游动物和植物，形成淡水生物、海洋生物相容型混凝土，调节生态平衡。5）抗菌混凝土在传统混凝土中加入纳米抗菌防霉组分，使混凝土具有抑制霉菌生长和灭菌效果，6）净水生态混凝土将高活性净水组分与多孔混凝土复合，提高吸附能力，使混凝土具有净化水质功能和适应生物生息场所及 自然 景观效果，用于淡水资源净化和海水净化。7）净化空气混凝土在砂浆和混凝土中添加纳米二氧化钛等光催化剂，制成光催化混凝土，分解去除空气中的二氧化硫、氮氧化物等对人体有害的污染气体。另外还有物理吸附、化学吸附、离子交换和稀土激活等空气净化形式，可起到有效净化甲醛、苯等室内有毒挥发物，减少二氧化碳浓度等作用。8）再生混凝土将废弃混凝土经过处理，部分或全部代替天然骨料而配制的新混凝土，减少城市垃圾，节约资源。9）温度自监控混凝土通过掺入适量的短切碳纤维到水泥基材料中，使混凝土产生热电效应，实现对建筑物内部和周围环境温度变化的实时测量。此外尚存在通过水泥基复合材料的热电效应利用太阳能和室内外温差为建筑物提供电能的可能性。10）绿色高性能混凝土在混凝土的生产使用过程中，除了获得高技术性能外，还综合体现出节约能源资源，不破坏环境的宗旨。在概念上，绿色混凝土重点在于对环境无害，而生态混凝土强调的是直接有益于环境。11）绿色生态水泥在水泥的生产过程中，通过改进生产工艺、更新设备、充分使用 工业 废料等手段，体现出节能、利废、保护环境的宗旨。
三、结束语
智能混凝土是智能化时代的产物，现代建筑向智能化发展的背景下，对传统的建筑材料的研究、制造、缺陷预防和修复等都提出了强烈的挑战。智能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术，为传统建材的未来发展注入了新的内容和活力，也提供了全新的机遇。其发展必将使混凝土材料的应用具有更广阔的前景和产生巨大的社会经济效益。
参考文献：
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赵永刚.浅谈智能可视化技术优化高性能混凝土配合比.2010
王双 .智能化混凝土性能测试仪 .2008 建筑技术
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