SMA智能混凝土
SMA改性沥青混凝土路面施工工法(2)
SMA改性沥青混凝土路面施工工法SMA改性沥青混凝土路面施工工法一、前言SMA改性沥青混凝土路面施工工法是一种在沥青混凝土路面施工中应用的新工艺，通过改性沥青材料的使用和施工工法的调整，提高路面的稳定性和耐久性。
本文将介绍SMA改性沥青混凝土路面施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点SMA改性沥青混凝土路面施工工法的特点包括以下几点：1. 采用了改性沥青材料，提高了路面的抗剪性能和抗反应能力；2. 采用了骨料骨架结构，增强了路面的承载能力和抗裂性能；3. 路面表面光滑，具有较好的水密性和耐久性；4. 施工工期短，施工效率高，对交通影响小；5.适应于高速公路、城市道路等各种类别的道路。
三、适应范围SMA改性沥青混凝土路面施工工法适用于各种类别的道路，特别适用于高负荷、高速度和高交通密度的道路，如高速公路、城市快速路、机场跑道等。
四、工艺原理SMA改性沥青混凝土路面施工工法的工艺原理是通过改善沥青混凝土路面的抗剪性能和抗裂能力，提高路面的稳定性和耐久性。
采用改性沥青材料可以提高沥青的弹性模量和剪切强度，减少路面的沉陷和变形。
同时，通过骨料骨架结构的设计，增加路面的承载能力和抗裂性能，使路面具有较好的抗变形和抗滑移能力。
五、施工工艺SMA改性沥青混凝土路面的施工工艺可分为以下几个阶段：1. 基层处理：对基层进行清理和加强处理，确保基层平整、牢固和无松散物。
2. 沥青面层施工：采用热拌工法将改性沥青混凝土均匀铺设在基层上，并通过压实机进行初期压实。
3. 表层处理：在沥青面层施工后，进行摊铺石料和沥青面层之间的冷嵌入处理，增加路面表面的粗糙度和耐久性。
4. 最后压实：采用大型压路机进行最后的压实工作，以确保路面的密实度和平整度。
六、劳动组织SMA改性沥青混凝土路面施工需要进行合理的劳动组织，包括施工人员的分工和组织管理，以及施工场地的合理规划和布置。
自调节智能混凝土
制作人：XXX 演讲人：XXX
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, 就要在混 凝土中复合驱动器材料，如形状记忆合金 （SMA）和电流变体（ER）。
• 形状记忆合金 （SMA）具有形状记忆效应 （SME）。若在室温下给以超过弹性范围 的拉伸塑性变形，当加热至稍许超过相变 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。在混凝土中埋入形 状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的 敏感性和其在不同温度下恢复相应形状的 功能，当混凝土结构受到异常荷载干扰时， 通过记忆合金形状的变化，使混凝土内部 应力自动改变为另一种有利的应力分布， 这样就可调整建筑结构的承载能力。
结束
谢谢观赏
• 一纳米是一米的十亿分之一，即1nm＝109m，纳米颗粒属于学术定义上的“超细颗 粒”，由纳米级颗粒组成的材料便是纳米 材料。纳米技术和超细颗粒材料的发展， 正日益受到世界各国科技工作者的关注， 使人类科技发展进入了充满希望的新天地 • 水泥颗粒范围约在10-1～100µm之间，属 于亚微米级以上颗粒范畴，即便是“超细 水泥”，指的也是广义上的“超细”，即 30µm以下颗粒占有较大比例的水泥。
2:调湿材料
国内外常用调湿材料有沸石、硅藻土、高 分子树脂以及盐溶液等, 将这些材料与水泥、 陶瓷等复合,可以制备具有调湿性能的自调 湿建材。凹凸棒是一种具有纤维状或链状 结构的水合镁铝硅酸盐粘土矿物, 内孔分布 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ广、具有较大的比表面积, 拥有较强的吸 附能力。测试其吸放湿能力可以知： 凹凸 棒吸放湿能力相差不大, 是一种可以在高湿 环境下吸湿、低湿环境下放湿的材料； 在 湿度较高的环境下, 凹凸棒的吸水量远大于 低湿环境。依据多孔材料凹凸棒的吸放湿 性能, 将其与现今广泛应用的水泥基材料复 合, 制备出一种可自动调节湿度的水泥基材 料, 控制空气湿度
浅谈SMA沥清混凝土的应用
，
一
10
倍 纤维在集料
， ，
周 围形 成 格 网 起 到 加 筋 作用 从 而 提 高 了结 合 强 度 避 免 了
， ，
四 成本
、
效益分析
．
离析现 象
表 1
。
表 1 为 S M A 与传 统 密 级 配 路 面 抗 车 辙 比 较
路面 车辙 实际测量值 (m ) 侍统密级 配沥 青}匣 土路面 凝
Ac l 6
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16
m m
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2 5
．
特点和性能
结 构类 型
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． ．
( I )型
Ac l 6 ( 1I ) 型
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—
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以上含量在 70％以上
．
图 1 给 出 了传统 密级 配 沥青
。
， 、
、
法 提 出了
一
系 列 的改 进
。
。
我 国也 于
19 9 3
年在首 都机 场路 中
，
种 具 有 良好 的 热 稳 定 性 抗 滑 耐 磨 密 实 持 久 减 少 低 温 开
、
首次引进 S MA 路 面
已经 成为
一
目前 该 路 面 结 构 已 经 得 到 了很 大 发 展
．
裂 抗 疲 劳 使 用 寿命 长 的新 型 路 面 结构 为 我 国 的 S MA 沥
维普资讯
应
SMA智能混凝土
项目编号
大连大学本科生创新教育基金项目
立项申请书
（2011 年）
项目名称：形状记忆合金智能混凝土
所在学院：
项目负责人及联系电话：
指导教师：
填表日期：
科技类项目
□社科类项目
□教学研究类项目
□其它类项目
大连大学国家大学生文化素质教育基地制表
填表说明
1. 本科生创新教育基金项目立项时须按要求填写《申请书》，作为项目立项和评审的依据。
填写《申请书》前，请仔细阅读填表说明及有关通知。
2.《申请书》所列内容必须实事求是，用钢笔认真填写或用A4纸打印，左侧装订。
填写“研究项目简要说明”时，若栏目不够用可加附页。
各单位可以自行翻印《申请书》，但格式、内容、大小应与原件相同。
对于填写格式与原件不同、或内容含糊不清者不予受理。
3. 封面的“所在学院”特指项目负责人所属的学院。
4. 不必填写封面上的“项目编号”；所申报项目的类别用“∨或■”标记在项目分类前的“□”中。
5. 提交项目申请书时刻不必打印此页。
6. 2011年5-6月为项目中期检查时间，请批准立项的项目组成员届时自觉关注校园网上的相关通知，准备好工作记录和相关总结等资料，按要求参加检查。
7. 2011年9-10月为项目结题时间，请各个项目组届时自觉关注校园网上的相关通知，准备好结题报告、研究报告、成果证明和工作记录等资料，按要求完成结题工作。
一、项目组基本情况
二、研究项目简要说明
三、指导教师意见
四、申请资助金额和经费预算
五、项目负责人所在学院审核意见
六、学校评审意见。
智能混凝土的研究现状及其发展趋势
智能混凝土的研究现状及其发展趋势一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对建筑材料性能要求的日益提高，智能混凝土作为一种新兴的建筑材料，正逐渐受到广大研究者和工程师的关注。
智能混凝土，顾名思义，是一种具有自适应、自修复、自感知等智能特性的混凝土材料。
它通过在传统的混凝土材料中添加一些特殊的组分，如智能纤维、纳米材料等，使其具备了超越传统混凝土的性能和功能。
本文旨在对智能混凝土的研究现状进行全面的梳理，并探讨其未来的发展趋势。
我们将对智能混凝土的基本概念、特性及其与传统混凝土的区别进行详细的阐述。
然后，我们将从智能混凝土的制备技术、性能评估、应用领域等方面，介绍当前国内外在该领域的研究进展和成果。
在此基础上，我们还将分析智能混凝土在应用过程中所面临的挑战和问题，并探讨解决这些问题的方法和策略。
我们将展望智能混凝土未来的发展趋势，预测其在建筑材料领域的应用前景，并提出一些建议和思考，以期为推动智能混凝土的研究和应用提供参考和借鉴。
通过本文的阐述和分析，我们希望能够为广大研究者和工程师提供一个全面、深入的智能混凝土研究现状及其发展趋势的视图。
二、智能混凝土的研究现状智能混凝土，作为一种新兴的建筑材料，近年来受到了国内外研究者的广泛关注。
其通过集成传感器、执行器、通信技术和数据处理算法，赋予了混凝土自我感知、自我适应和自我修复的能力，从而大大提高了其使用寿命和性能。
在传感器技术方面，研究者们已经成功地将多种传感器如应变传感器、温度传感器、化学传感器等嵌入到混凝土中，实现了对混凝土内部应力、温度、湿度、化学物质等关键参数的实时监测。
这些传感器不仅能够提供准确的数据，还能通过无线通信技术将数据传输到云端或本地处理中心进行分析。
在执行器技术方面，研究者们通过将形状记忆合金、压电材料等智能材料集成到混凝土中，实现了对混凝土行为的主动控制。
例如，在地震发生时，通过激活形状记忆合金，可以实现对建筑结构的主动减震。
在数据处理和算法方面，随着人工智能和大数据技术的快速发展，智能混凝土的数据处理能力也得到了显著提升。
智能混凝土调研报告
智能混凝土调研报告智能混凝土调研报告一、概述智能混凝土是指在混凝土的生产、施工和使用过程中加入了智能技术，以实现对混凝土材料的性能监测、控制和优化，增强混凝土的功能和使用寿命。
智能混凝土以其强大的功能和广泛的应用前景，成为近年来研究的热点领域之一。
本报告将就智能混凝土的发展现状、特点和应用进行调研，并探讨其未来的发展前景。
二、发展现状智能混凝土的研究始于20世纪80年代，目前已经取得了一系列的重要成果。
在材料方面，研究人员通过添加纳米材料和智能微粒等，使混凝土具有自修复能力、传感能力等。
在施工方面，智能混凝土可以通过自适应控制技术实现施工过程的优化和监测。
在使用方面，智能混凝土能够通过传感器和智能监测系统实时监测结构物的健康状况，及时发现并预防损伤。
三、特点与优势智能混凝土具有以下特点和优势：1.功能丰富：智能混凝土可以具备自修复、传感、自适应控制等多种功能，提高结构物的性能和使用寿命。
2.科学可控：通过智能监测系统，可以对混凝土材料的性能进行实时监测和管理，实现科学可控。
3.环保节能：智能混凝土可以减少材料的浪费和能耗，达到环保节能的目的。
4.安全可靠：通过智能监测系统的实时监测，可以发现结构物的潜在问题，实现及早预警，提高使用的安全性和可靠性。
四、应用领域智能混凝土的应用领域广泛，涉及建筑、交通、水利等多个领域。
具体包括但不限于：1.构筑物：可以应用于桥梁、大型建筑等，有效提高结构物的安全性和维护性。
2.交通：可以应用于道路、隧道等交通设施，实现自适应控制和实时监测，提高交通系统的效率和可靠性。
3.水利：可以应用于水库大坝、水渠等水利工程，在保证结构安全的同时，减少维护成本和能耗。
五、发展前景智能混凝土在未来的发展前景十分广阔。
随着工业自动化和智能化的推进，智能混凝土的应用将得到进一步扩大和普及。
未来的智能混凝土可能通过更加先进的材料和技术，实现更高的自适应性和功能性。
同时，与大数据、人工智能等技术的结合也将为智能混凝土的发展带来更多的机遇。
混凝土的发展
混凝土的发展高性能混凝土和智能混凝土。
混凝土发展历史1、1824年英I.Aspdin获得波特兰水泥专利，水泥混凝土得到了广泛的应用。
2、1962年日本服部健一首先将萘磺酸甲醛缩合物（n≈10）用于混凝土分散剂，1964年日本花王石碱公司作为产品销售。
3、1963年联邦德国研制面功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物，同时出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合的。
4、1966年日本首先应用高强混凝土，开始生产预应力混凝土桩柱。
5、1971~1973年，德国首选将超塑化剂研制成功流态混凝土，混凝土垂直泵送高度达到310m。
6、20世纪90年代初美国首选提出高性能混凝土（HPC）概念，是新型超塑化剂与混凝土材料科学相结合的成功范例。
7、目前的发展方向是HPC及使用复合超塑化剂（CSP）的研究，实现HPC配合比全计算法设计和CSP配方设计。
首先：高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。
区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
传统的混凝土虽然已有近200年的历史，也经历了几次大的飞跃，但今天却面临着前所未有的严峻挑战： (1)随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。
智能混凝土研究现状和应注意的问题
智能混凝土研究现状和应注意的问题智能材料指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。
具体来说，它具有自监测、自诊断、自适应或自修复等仿生功能，从而能极大地满足人们对结构安全性及维护方便性等要求。
目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难，但是具备单一或者部分智能化功能的混凝土研究已经取得了较大进展。
按照智能化目的的不同，一般可将其分为如下几类：具有裂缝自诊断和自愈合功能的智能混凝土；具有应力应变状态自诊断功能的智能混凝土；具有变形、损伤自诊断功能的智能混凝土；具有疲劳寿命预报能力的智能混凝土；具有监测钢筋或钢构件锈蚀状态能力的智能混凝土；具有感知和自我调节功能的智能减振混凝土等等。
这些研究为开发具有完备功能的智能混凝土打下了基础。
1.智能混凝土的定义和发展历史通常情况下，我们把“能感知环境条件，做出相应行动”的材料称为智能材料。
与普通材料不同的是虽然它不具有现实意义上的的生命形式，但是它具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时、灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。
换句话来说它能模仿生命系统，具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能，它保留了混凝土原有组分同时复合了智能型组分。
智能混凝土优点很多，诸如：有效地预报混凝土材料内部的损伤；自我检测结构的安全性，防止混凝土结构潜在脆性破坏；自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。
正如上面所述，智能混凝土集自感知和记忆、自适应、自修复等多种功能于一身，缺一不可。
但是以当前科技发展水平，设计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。
1.1 损伤自诊断混凝土普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但如果在混凝土基材中加入了其它材料，就使混凝土本身具备了本征自感应功能。
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SMA在土木工程中的研究与应用
• SMA 的被动控制器(阻尼器,隔 震装置等) • 利用SMA进行耗能减振 众多 学者对SMA 阻尼器的减振效 果进行了试验研究和数值模 拟,结果表明,无论是将SMA 丝 埋入结构内部[12 ] 还是作为 外部装置[ 13～18 ] , SMA 丝 均可以显著增加结构系统的 阻尼,减小结构的动力反应。 李惠和毛晨曦探讨了基于形 状记忆合金超弹性特性的被 动耗能减震体系的设计方法, 分析了SMA耗能装置的设计参 数对结构地震反应的影响,给 出了参数的合理取值范围。
混凝土结构内置SMA的应用研究情况
• 何思龙等对一根埋入预应变 • 为1．8％的SMA的钢筋混凝土梁进 行加热， 考察梁在定值静荷载和 定值冲击荷载下的反应。结果表 明，SMA可以对结构施加较大的 预应力， 提高结构强度和刚度， 降低结构静、动力反应。 A．R．Maji等将SMA绞线预埋在 砂浆小梁中， 结果证明SMA绞线 对梁有较大的驱动作用。 陶宝琪等试验将预拉的SMA 丝预埋在混凝土中易开裂的区域， 同时在该区域内放置光纤。当混 凝土在工作中出现超过允许范围 的裂纹时， 微处理系统将根据光 纤拾取的信号发出指令， 为裂纹 处的SMA丝通电加热， 使其收缩 变形， 使裂纹闭合或限制裂纹的 进一步扩展。 邓宗才等着重研究了SMA 使轴心构件产生预应力和变形的 性能及影响驱动效果的主要因素。 将SMA材料对称埋置于混凝土轴 心受力构件中， 针对SMA智能混 凝土试验， 设计开发出相应的智 能结构控制系统， 并对SMA智能 混凝土构件进行控制试验， 利用 简单的PID控制算法， 成功地实 现了智能结构控制目的。研究表 明： SMA在加热逆相变过程中可 以实现对混凝土轴心构件施加预 应力， 可以控制混凝土构件的变 形； 初始预应变值及通电激励模 式对变形性能或预应力效果有影 响。另外将产生预应变的TiNi SM A丝预埋入混凝土梁中， 研究了 预应变对埋入的SMA丝激励模式 的影响。
形状记忆合金的特性
• 形状记忆效应(SME) • （1）形状记忆效应是指某些具有 热弹性或应力诱发马氏体相变的 材料处于马氏体状态,并进行一定 限度的变形后,经加热并超过马氏 体相消失温度时,材料能完全恢复 到变形前的形状和体积的功能,如 图1 所示。 • （2）超弹性(PE)超弹性是指当S MA 温度超过奥氏体相变完成温 度A f ,加载应力超过弹性极限,即 产生非弹性应变后,继续加载将产 生应力诱发的马氏体相变,但这种 马氏体随着应力的消失而消失,即 使不加热也会产生马氏体逆相变 而恢复到原来的母相(奥氏体相) 状态,应力作用下产生的宏观变形 也将随着逆相变的进行而完全消 失,如图2 所示。
SMA 的特点
• SMA 的延展性非常好,可恢复变形可达8 %～10 %。SMA 的应力与应变之间形成滞回曲 线使它具有很强的能量储存和能量传输能力。 SMA 的超弹性是由相变引起的,因此,它具有良 好的抗疲劳性能。在受限回复时产生的回复力 也很大,可以达到600～800 Mpa 。此外,它的 耐腐蚀性可以与不锈钢相媲美。由于它在奥氏 体相的弹性模量是马氏体相弹性模量的3 倍以 上,因此即使在较高的温度下,SMA 仍能保持较 大的刚度,这也是它与其他普通金属材料• 通过分析不同科研人员的研究成果可知， 利用 SMA对混凝土构件进行改造， 其性能较传统混 凝土构件有了较大提高。首先， 无论何种安置 方式（内置、外置）， 都提高了混凝土构件的 受力性能，如提高轴向抗压能力， 减少塑性变 形， 预防微裂缝的产生与发展。通过对SMA的 控制， 还可实现修复已产生的裂缝。作为一种 智能材料，形状记忆合金经过合理设计可以实 现对结构的检测、修复一体化， 从而提高结构 的可靠度及耐久性能。
参考文献
• 《智能型混凝土修补材料体系研究进展》 作者： 李兴旺，张玉奇，廖亮，张瑞军 • 《只能混凝土的研究及其发展》 作者：姚忠伟 • 《智能混凝土发展现状和展望》 作者：董利 • 《智能混凝土的开发与利用》 作者：孙中秋， 张玉波 • 《形状记忆合金（SMA）智能混凝土的研究与 应用综述》 作者：王伟,崔迪,王桂萱
• 《形状记忆合金在土木工程中的研究与应用进 展》作者：崔迪，李宏男，宋钢兵
SMA智能混凝土的研究工作中的不足
• （1） 现阶段对NiTi形状记忆合金研究较多， 但成本过高， 对于拥有良好记忆效应、价格低 廉的铁基SMA及价格低廉， 热稳定性和高温应 用前景良好的铜基SMA研究较少； • （2） 目前研究普遍使用截面面积较小的丝材、 线材， 对于大截面材料涉及不多； • （3） 现有研究SMA以辅助埋设为主， 在条件 允许的情况下（如成本问题得到解决） 应进行 全替代钢筋的混凝土构建的研究； • （4） 对SMA与混凝土的粘结性能的研究甚少， 应加强这方面的工作， 这是SMA与混凝土共同 工作的关键。
记忆合金在混凝土中的 应用
By
形状记忆合金（SMA）
• 形状记忆合金是一种新 型金属功能材料， 具有 独特的形状记忆效应， 它具有温敏性和在不同 温度下回复变形的能力， 将其置入混凝土中， 当 混凝土结构受到冲击荷 载等异常荷载时， 记忆 合金形状发生变化， 使 混凝土结构产生内力重 分布并产生一定的预应 力， 从而提高混凝土结 构的承载力。
混凝土结构外置SMA的应用研究情况
• 周黎黎用SMA筋取代外置预应力筋 制成无粘结SMA智能混凝土梁。逐 级对梁施加压力，当梁出现裂缝时， 对SMA筋通电激励， 使其通过形状 记忆特性产生收缩， 进而达到闭合 梁裂缝的目的。通过本实验发现： （1） 用SMA筋取代常规的体外预 应力钢丝或钢绞线形成无粘结智能 预应力混凝土梁的结构形式是完全 可行的；（2） 试验梁的跨中挠度 在驱动SMA筋后获得了相当可观的 回复； （3） 激励SMA筋减少了裂 缝宽度， 改变了梁的受力特性。罗 子文也做了类似试验研究， 除了得 出上述结论外， 还发现如下问题： （ 1） 如何有效电激励SMA 材料； （2） 由于其电阻较小， 对电源要 求较高SMA对温度较敏感， 如何保 证外置SMA材料温度。
工程应用
• 由于SMA 良好的物理性能,世 界上已有采用SMA 作为结构 加固元件应用到实际工程中 的例子。1996 年10 月发生在 意大利Emilia Romagna 地区 的4. 5 级地震,使San Giorgio 教堂的钟塔遭到了严重的破 坏, Indirli 等用4 根超弹性SM A 棒与钢筋连接在一起,由上 至下贯穿地安装到钟塔的4 个 角内,对钟塔进行修复(图5) , 并且进行了理论研究、数值 分析和动态测试[47 ] 。研究 结果显示,这种修复方式与传 统方法相比,可以减小结构的 加速度,限制结构的受力,耗能 能力更强.