近年來(lái)，我們看待科學(xué)技術(shù)的方式，以及新概念和新進(jìn)步應(yīng)用于日常生活的方式發(fā)生了變化。智能混凝土具有徹底重塑建筑環(huán)境的潛力，是建筑行業(yè)創(chuàng)新的光輝典范。它有多種形式，如自感應(yīng)混凝土、自修復(fù)混凝土等，是材料科學(xué)的一項(xiàng)突破，打破了傳統(tǒng)的定義。它既智能又靈活，能夠滿(mǎn)足當(dāng)代世界的需求。

自感應(yīng)混凝土是混凝土產(chǎn)品和建筑可持續(xù)發(fā)展的“明智”決策。它將在傳統(tǒng)混凝土材料領(lǐng)域帶來(lái)深刻的變革，這對(duì)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都是有利的。許多這些框架也將了解趨勢(shì)并改變當(dāng)前社會(huì)狀態(tài)的方式。此外，它提供了改善建筑環(huán)境的更有效方法。

自感應(yīng)混凝土、自調(diào)節(jié)混凝土和自修復(fù)混凝土都屬于被稱(chēng)為“智能混凝土”的一大類(lèi)材料。它是監(jiān)測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)狀況的替代方法。由于其天生具有感知和響應(yīng)外部刺激的能力，因此它與傳統(tǒng)混凝土不同。其顯著特點(diǎn)包括使用壽命更長(zhǎng)、機(jī)械性能優(yōu)越、安裝方便、維護(hù)要求低。

與傳統(tǒng)混凝土相比，智能混凝土采用創(chuàng)新材料或添加劑，具有獨(dú)特的品質(zhì)，如更高的耐用性、自我修復(fù)或自我感知。這將有助于實(shí)現(xiàn)多種目標(biāo)，包括確保結(jié)構(gòu)的完整性和安全性、延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命、提高交通安全性和效率、指導(dǎo)結(jié)構(gòu)和交通設(shè)計(jì)、減少能源和資源消耗等等。

自感應(yīng)混凝土是智能混凝土的一個(gè)分支，也是最早被提出并經(jīng)過(guò)廣泛研究的領(lǐng)域。自修復(fù)混凝土不僅可以提高可持續(xù)性，還可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和環(huán)保性。

智能混凝土的基礎(chǔ)是尖端技術(shù)與新材料的結(jié)合。為了加固目的，其體積的 0.2% 至 0.5% 由碳纖維制成。這可以在混凝土結(jié)構(gòu)斷裂之前檢測(cè)出其中的應(yīng)力或應(yīng)變。

智能混凝土的制造與傳統(tǒng)混凝土的制造相當(dāng)，它由水泥、水、沙子或二氧化硅和納米材料組成。當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)將碳納米管或黑碳融入漿料中時(shí)，通常使用的水灰比為 0.22 至 0.60。然后將混合物倒入涂有油脂的模具中，并使其固化一天。之后，將樣品成型并在潮濕的環(huán)境中固化 28 天。通常，這些樣品會(huì)在烤箱中烘干以備實(shí)驗(yàn)室檢查。

此外，修復(fù)裂縫并延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命的自修復(fù)系統(tǒng)采用微生物、聚合物或攜帶修復(fù)化學(xué)物質(zhì)的膠囊。碳納米管、礦物摻合料和形狀記憶合金是一些重要的添加劑，可以改善智能混凝土的獨(dú)特性能。值得注意的是，這種方法經(jīng)常需要加入高效減水劑或消泡劑。

然而，將碳納米材料分散或分離成其組成部分卻非常具有挑戰(zhàn)性。它們的高表面能導(dǎo)致它們團(tuán)聚和聚集。

智能混凝土具有廣泛的突破性應(yīng)用，有可能徹底改變多個(gè)行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和智能混凝土將共同打造網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)全球效率、可持續(xù)性和彈性。

此外，與傳統(tǒng)混凝土不同，碳纖維的加入可以調(diào)節(jié)開(kāi)裂過(guò)程，防止裂縫的災(zāi)難性發(fā)展。它可用于創(chuàng)建一條高速公路，跟蹤每輛車(chē)的位置以及其重量和速度。在道路上，車(chē)輛可以在正常行駛時(shí)進(jìn)行稱(chēng)重。此外，它還可用于在高速公路上稱(chēng)重車(chē)輛。

自感應(yīng)混凝土是智能混凝土的一個(gè)組成部分，可用于施工過(guò)程。從設(shè)計(jì)到施工和持續(xù)維護(hù)，它在每個(gè)階段都被精心融入到施工過(guò)程中。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，在混合步驟中加入了精確數(shù)量的添加劑。在基礎(chǔ)設(shè)施的整個(gè)生命周期中，通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)和性能優(yōu)化。

智能建筑市場(chǎng)預(yù)計(jì)將繼續(xù)擴(kuò)大，從而加速智能混凝土在建筑和建筑行業(yè)的應(yīng)用。這是因?yàn)橹悄芑炷敛粌H具有識(shí)別小裂縫的基本能力，而且還有助于阻止裂縫的擴(kuò)展并修復(fù)裂縫。此外，它還能承受更大的能量，而不會(huì)斷裂和彎曲。

高層建筑、高速公路、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道、高速列車(chē)的連續(xù)板式枕木、水壩和核電站只是智能混凝土在民用基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的幾個(gè)例子。它在交通檢測(cè)、邊境和軍事安全以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也具有很大的潛力。

因此，當(dāng)混凝土被拉伸或變形時(shí)，纖維和水泥基體之間的接觸會(huì)受到影響，進(jìn)而影響混凝土的體積電阻率。然后測(cè)量電阻程度以計(jì)算應(yīng)變。碳纖維將使額外材料的成本增加約 30%，但即便如此，它仍將比將傳感器連接或嵌入結(jié)構(gòu)中便宜得多。

由于智能混凝土中添加了碳纖維，因此其彈性比普通混凝土更大。它在斷裂前吸收更多能量，彎曲時(shí)需要更多應(yīng)變。兩個(gè)因素——混凝土作為復(fù)合材料的使用日益增多以及其低應(yīng)變耐受性——可能推動(dòng)智能混凝土市場(chǎng)的發(fā)展。這表明，為了確保及時(shí)修復(fù)，必須監(jiān)測(cè)裂縫。還有其他評(píng)估裂縫的方法，例如插入傳感器并將其固定在結(jié)構(gòu)上。然而，部署傳感器的成本較高。相比之下，它更便宜。

總之，智能混凝土標(biāo)志著建筑行業(yè)新篇章的開(kāi)始，智能和靈活性共同打造未來(lái)城市。為了改變混凝土對(duì)應(yīng)變或壓力的反應(yīng)方式，使用傳統(tǒng)的混凝土攪拌機(jī)將少量碳纖維添加到混凝土中。它用于評(píng)估結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀況，特別是在地震之后，因?yàn)樗軌蜃R(shí)別出哪怕是最輕微的結(jié)構(gòu)缺陷。建造能夠檢測(cè)汽車(chē)位置、重量和速度的道路是智能混凝土的另一個(gè)用途。

隨著研究人員和工程師不斷突破材料科學(xué)和技術(shù)的界限，智能混凝土的革命性潛力將為子孫后代的建筑環(huán)境留下不可磨滅的印記。