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普通混凝土高强混凝土高性能混凝土多功能混凝土智能混凝土超复合多功能混凝土概述1智能混凝土之自诊断智能混凝土2智能混凝土之自修复智能混凝土3智能混凝土之自调节智能混凝土4超复合智能混凝土发展展望5混凝土材料应用多元化各种功能材料新成果多功能混凝土特殊功能要求减低环境负荷生态友好仿生系统，智能化改变混凝土自身结构超复合改变混凝土自身结构超复合多孔混凝土透水混凝土绿化混凝土水质净化混凝土大气净化混凝土混凝土本身作为一种复合材料再加入一种或几种功能材料进行复合。微细观复合化宏观复合化基体水泥、砂浆或混凝土复合智能型组分光纤材料压电陶瓷形状记忆合金电流变体碳纤维高分子材料等智能混凝土自自自感适修知应复功能预报混凝土材料内部损伤实现砼结构自身安全检测防止砼结构潜在脆性破坏实现材料及结构自动修复提高结构安全性和耐久性应用损伤自诊断混凝土自修复智能混凝土自调节智能混凝土温度自控智能混凝土湿度自调节混凝土自诊断混凝土是指在普通砼中复合导电、传感器等其它材料组分使砼本身具备自诊断和自感知功能分别利用碳纤维、光纤、压电元件对电、光、振动等外界作用的机敏性实现混凝土的自诊断1.碳纤维智能混凝土＋碳纤维智能混凝土受力－电阻特点混凝土等水泥基材料短切碳纤维（具有高强度、高弹性且良好的导电性能）电阻内应力弹性受力，电阻变化率随应力线性增加无损伤非弹性受力，电阻变化率随应力非线性增加有损伤接近破坏荷载作用，电阻变化率随应力突增断裂破坏碳纤维混凝土应力电阻关系碳纤维砼电阻率的变化可反映材料结构内部处于安全、损伤、破坏各阶段碳纤维砼具有自感知内部应力、应变和损伤程度的功能（即自诊断功能）工程应用材料结构在线损伤实时监测1.碳纤维智能混凝土原理：光在光纤传输过程中，温度、压力等外界因素对光强度、相位、频率、偏振态等光波量产生影响应用：初始微裂纹光纤传感器钢筋钢筋混凝土简支梁将光纤传感器埋入钢筋砼中以测量砼微裂纹的引伸、发展规律P2.光纤传感智能混凝土光纤传感智能混凝土美国Winooski的一座水电大坝的振动监测加拿大Calgary一双跨公路桥内部应变状态监测钢筋的应力状态监测用于加拿大一桥梁柱內被侵蚀监测用江苏润扬长江公路大桥长期监测与安全评估系统光纤传感器2.光纤传感智能混凝土原理1：压电传感器钢筋当砼构件承受动力荷载作用时，可直接埋入压电传感器以实时监测砼结构的动态变化钢筋混凝土简支梁放大器测量系统动态荷载P(t)3.压电智能混凝土压电传感器钢筋当砼构件承受静荷载、环境因素引起的砼材质变化、各种作用导致砼裂缝开展等情况，利用压电效应或逆压电效应的压电元件组成阵列，以实时监测结构内部的（准）静态变化钢筋混凝土简支梁放大器测量系统静荷载作用P声发射声接收3.压电智能混凝土原理2：原理：在砼中内置充满粘结剂的空心纤维管、空心胶囊、多孔纤维网，当纤维管等受拉破裂后，粘结剂流入砼裂缝中实现自愈合荷载三、自修复智能混凝土形状记忆合金工作原理:常见的驱动功能材料形状记忆合金（SMA）电流变/磁流变体（ER/MR）等承载力自调节混凝土梁外荷载作用形状记忆合金通电加热控制系统当混凝土梁受荷作用过大，控制系统自动通电使形状记忆合金受热产生（类似于预应力的）回复力，从而提高梁的承载能力四、自调节智能混凝土E0E0EE=0四、自调节智能混凝土电流变液的工作机理:1、由机敏混凝土到真正的智能混凝土五、超复合智能混凝土发展展望智能材料信息处理器判断与处理信息指令智能元件驱动材料结构改变材料结构的性态使材料结构适应环境感知压力应力温度电磁场腐蚀光材料因素1、由机敏混凝土到真正的智能混凝土智能材料应具备三个基本要素：五、超复合智能混凝土发展展望感知处理驱动自修复超复合智能混凝土自感知自调节2、发展过程中需要解决的问题五、超复合智能混凝土发展展望发展结构——智能一体化智能组件的集成化和小型化智能组件本身的疲劳性能，或者说是可重复性优化设计实施中应具有可行性开发智能控制材料3、碳纤维混凝土的光辉前景五、超复合智能混凝土发展展望C高强度高弹模轻质热敏性导电性应力—电阻相关性碳纤维的优良性能3、碳纤维混凝土的光辉前景五、超复合智能混凝土发展展望热电效应:温度变化引起电阻变化(温阻性)及碳纤维砼内部的温差会产生电位差的热电性。可将碳纤维混凝土制成热电偶，埋入混凝土结构中,实现：监控砼结构内部和建筑物周围环境的温度分布及变化大体积混凝土的温度自监控有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构3、碳纤维混凝土的光辉前景五、超复合智能混凝土发展展望电热效应:利用碳纤维砼的导电性,对其施加电场,则在砼中产生热效应。可将碳纤维掺入砼中，制成碳纤维砼，浇入工程结构中,实现:机场跑道、桥梁、道路路面等自动融雪和除冰寒冷地区混凝土墙体升温以便于房屋采暖电源总结五、超复合智能混凝土发展展望智能混凝土确保建筑物的安全和长期的耐久性应变的实量监测提高建筑的舒适度解放人自身的劳动损伤的无损评估、及时修复减轻台风、地震的冲击