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01月17日
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随着社会的不断发展和科学技术的突飞猛进,在建筑行业出现了现代建筑材料与高科技相结合的智能混凝土。智能混凝土弥补了传统混凝土材料的不足,使混凝土的发展又上了一个新台阶。本文笔者从智能混凝土的定义和研发过程出发,分析了智能混凝土的研究现状,及其研究中应注意的问题,并展望了智能混凝土的应用前景,希望对大家认识智能混凝土有所帮助。【关键词】智能混凝土;研究;问题;应用在科学技术日新月异的今天,材料科学也获得了很大的发展,作为建筑重要材料的混凝土不断向高性能、多功能和智能化方向发展。用它可以建造大型化和复杂化的混凝土结构。因此,研发具有主动、自动地对结构进行自我诊断、自我调节、自我修复、恢复的智能混凝土已成为混凝土的主要发展趋势。一、智能混凝土的定义和研发过程1、智能混凝土的定义智能混凝土是在混凝土原有成分的基础上复合智能型的建筑材料,它使混凝土具有自我感知和记忆能力,能自己适应和自我修复特性的多功能型材料。依据它的这些特性可以有效地感知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的危险性破坏,它能根据检测结果自动进行修复,明显地提高混凝土结构的安全性和耐久性。总而言之,智能混凝士是自我感知和记忆、自我适应、自我修复等多种功能的综合体,缺一不可,但是以当今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。2、智能混凝土的研发过程智能混凝土的基本材料与一般的混凝土没有什么区别,都是水泥和砂子。但是智能混凝土中还含有石英砂和各种加固的材料、纤维。这种石英砂和其他大量混在砂子中的石英砂是不同的,它的纯度很高,高达100%。依据它的特点,伊朗的土木工程师把智能混凝土应用到从修建水坝到铺设污水管的各个领域,并且不断地完善其应用技术。哈马丹布阿里大学的穆哈穆德・尼力教授在智能混凝土中配入了聚丙烯纤维和石英粉,使其韧性大大提高,抗爆能力比普通混凝土高出数倍。卢合拉・阿里扎德的改进更加完善。萨韦省伊斯兰阿萨德大学阿里・纳扎里教授及其同事发表了多篇论文,研究使用各种氧化金属纳米粒子改变混凝土内部结构的方法。他们使用过氧化铁,氧化铝,氧化锆,氧化钛及氧化铜。材料经过纳米粒子处理后会呈现出极佳的属性。尽管只有几件小样品呈现出了这种属性,但至少证明了这个方法是可行的。使用这样的纳米粒子,有望制造出比拉法基混凝土强度高出四倍的混凝土。2008年,德黑兰大学发表了一份研究报告,研究的是智能混凝土抵御钢弹冲击的能力。一般情况下,这些在地震时都不是问题。研究发现,加有大量长钢质纤维的混凝土性能最佳。随着智能混凝土的研发过程的不断推进,其工能也在不断完善和强化。二、智能混凝土的研究现状,及其研究中应注意的问题1、智能混凝土的研究现状对于具有自诊断、自调节和自修复功能的混凝土只是智能混凝土研究的初步阶段,它们不是具备智能混凝土的全部特征,而是只拥有它的某一个特征,所以说它们是一种智能混凝土的最初形成的简化形式。因此有人把它们叫做机敏混凝土。显然这种功能不完整的混凝土不能代替发挥智能混凝土的作用,当今科研工作者们正努力于将两种以上的功能进行混合组装在一起,这就是我们知道的智能组装混凝土材料的研究。智能组装混凝土材料是将具有自我感应、自我凋节和自我修复组件材料的功能,混凝土基材复合可以做到依据结构的需要进行排列,以此来达到混凝土结构的内部损伤的自我诊断、自我修复以及抗震减振的智能化。2、智能混凝土研究中应注意的问题在建筑房地产飞速发展的今天,智能混凝土具有非常广阔的前景,但是作为新型的功能材料,在运用到实际的工程中,我们还有一些问题需要进一步地加强探索和研究:例如碳纤维混凝土电阻率的稳定性、电极布置方式、耐久性等方面的研究;光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式研究;自愈合混凝土的修复粘结剂的选择研究,自愈后混凝土耐用和持久性能的完善等。这些问题的解决将对智能混凝土的进一步发展产生深远的影响。为进一步为促进智能混凝土的研究工作我们可以从以下几点着手。首先,要用针对性地进行开发研究。研究的针对性是指要针对混凝土的性能发生恶化以及结构发生破坏等具体情况,采取不同的智能方法,例如可以针对这些情况,进一步缩小智能化范围,以某一种具体功能为对象,然后研究出相对应的方法。其次,注重其实际应用中的可行性。浇注混凝土要在工程现场进行,因而应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性,要有利于安全施工,不挥发任何有刺激的气味以及其它有害物质等,并且还能够能大量使用而且成本较低。再次,注意研究设计的综合功能性。采用智能化,虽能够提高材料的耐用和持久性,但是也存在一些负面影响。例如因为采用了某种材料虽可以对某种恶化情况进行控制以及进一步改善,但是否会对其它性能会产生,面对正反两方面的问题都在判断和设计时进行综合而全面的考虑和衡量。三、智能混凝土的应用前景智能混凝土是科学技术日新月异时代发展的结果,它的运用对重大土木基础设施应变的实量监测、损伤的无损评估、及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的意义,对保证建筑物的安全耐用和持久性都具有十分重要的作用。而且随着现在建筑发展的智能化趋势,传统的建筑材料的研究、制造、缺陷预防和修复等都面临着强烈的挑战。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。它发展可以使混凝土材料的应用具有更广阔的前景,相信也会带来巨大的社会经济效益。四、结束语综上所述,随着科学技术的创新运用到建筑材料领域,随之就产生了智能混凝土材料,智能混凝土材料的出现以及运用将会革新我国土木工程的建设,其意义重大。【参考文献】[1]马成松.信息化背景下的新世纪土木工程[A].土木工程与高新技术――中国土木工程学会第十届年会论文集[C].2002.[2]丁勇,施斌,徐洪钟,等.基于仿生学的建筑物智能结构系统初探[J].防灾减灾工程学报,2004(04).[3]李济泽,严世榕.智能结构及其应用问题[J].引进与咨询,2003(01).[4]孙登峰.水工混凝土老化的原因分析及处理措施[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2007(01).[5]匡亚川,欧进萍.具有损伤自修复功能的智能混凝土梁[J].功能材料,2007(11).
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