智能混凝土
智能混凝土材料在建筑中的应用前景
智能混凝土材料在建筑中的应用前景一、前言智能混凝土材料是近年来发展起来的一种高科技建材，其具有优异的性能和广阔的应用前景。
近年来，随着人们对建筑安全、节能环保等方面的要求不断提高，智能混凝土材料也得到了越来越广泛的应用。
本文将从智能混凝土材料的特点及分类、应用案例、市场前景等方面详细阐述该材料在建筑中的应用前景。
二、智能混凝土材料的特点及分类智能混凝土材料是一种集传统混凝土、高性能纤维混凝土、纳米材料、智能化技术等于一体的新型材料。
其主要特点如下：1、高强度、高韧性：智能混凝土材料采用高性能纤维增强技术，强度和韧性都比传统混凝土要高出许多。
2、自修复：智能混凝土材料可以自行修复微小的裂缝，从而延长其使用寿命。
3、智能化：智能混凝土材料可以通过传感器和控制系统来实现对其内部环境的实时监测和控制。
4、节能环保：智能混凝土材料的生产过程不会产生大量的污染物，同时其在使用过程中也可以实现节能环保的目的。
根据其特点和应用领域的不同，智能混凝土材料可以分为以下几类：1、自密实混凝土：该种混凝土材料可以自行修复微小的裂缝，从而达到自密实的效果。
2、自加热混凝土：该种混凝土材料可以通过加热来达到升温的效果，从而可以用于地板采暖和雪地融化等领域。
3、自感知混凝土：该种混凝土材料可以通过传感器和控制系统来实现对其内部环境的实时监测和控制。
4、自净化混凝土：该种混凝土材料可以通过光触媒和其他技术来实现自净化的效果，从而可以用于城市道路和建筑物的污染治理。
三、智能混凝土材料的应用案例智能混凝土材料在建筑领域的应用非常广泛，下面我们来看几个具体的应用案例：1、自密实混凝土在地下工程中的应用：自密实混凝土可以自行修复微小的裂缝，从而达到自密实的效果，因此在地下工程中得到了广泛的应用。
比如，在地铁隧道、地下水库等工程中，自密实混凝土可以有效地防止地下水的渗透，从而保证工程的安全性。
2、自加热混凝土在地板采暖中的应用：自加热混凝土可以通过加热来达到升温的效果，因此可以用于地板采暖和雪地融化等领域。
混凝土材料的智能化发展趋势如何
混凝土材料的智能化发展趋势如何混凝土作为建筑工程中最常用的材料之一，其性能和质量直接关系到建筑物的安全性、耐久性和功能性。
随着科技的不断进步，混凝土材料正朝着智能化的方向发展，为建筑行业带来了新的机遇和挑战。
智能化混凝土材料是指能够感知自身状态和外部环境，并根据这些信息做出相应反应和调整的混凝土材料。
这种材料具有自诊断、自修复、自适应等功能，能够有效地提高混凝土结构的可靠性和使用寿命。
在自诊断方面，智能化混凝土材料可以通过内置的传感器实时监测混凝土内部的应力、应变、温度、湿度等参数。
这些传感器可以将收集到的信息传输给监控系统，从而让工程师能够及时了解混凝土结构的健康状况。
例如，当混凝土结构出现裂缝时，传感器能够检测到裂缝的位置、宽度和深度，并发出警报，以便及时采取修复措施。
自修复是智能化混凝土材料的另一个重要特性。
传统的混凝土一旦出现裂缝，往往需要人工进行修复，不仅费时费力，而且效果也不一定理想。
而智能化混凝土材料中可以添加特殊的修复剂，当混凝土出现裂缝时，修复剂会在裂缝处自动释放并发生化学反应，从而实现裂缝的自动修复。
这种自修复功能可以有效地延长混凝土结构的使用寿命，降低维护成本。
自适应功能则使智能化混凝土材料能够根据外部环境的变化自动调整其性能。
例如，在温度变化较大的环境中，混凝土材料可以自动改变其热膨胀系数，以减少温度应力对结构的影响。
在湿度较高的环境中，混凝土材料可以自动调整其透气性，防止水分的过度渗透。
智能化混凝土材料的发展离不开先进的材料科学和信息技术。
在材料科学方面，研究人员不断探索新型的水泥基材料、纤维增强材料和外加剂，以提高混凝土的性能和智能化水平。
在信息技术方面，传感器技术、数据传输技术和数据分析技术的不断进步，为智能化混凝土材料的应用提供了有力的支持。
目前，智能化混凝土材料已经在一些重要的工程领域得到了应用。
例如，在桥梁工程中，智能化混凝土材料可以用于监测桥梁结构的健康状况，及时发现并处理潜在的安全隐患。
智能混凝土制造技术研究与应用
智能混凝土制造技术研究与应用一、前言智能混凝土制造技术是一种通过计算机控制和优化混凝土原材料的配比和生产过程，实现混凝土品质稳定、性能优异、节能环保的制造技术。
随着我国城市化进程的不断加快，混凝土需求量大幅增加，传统混凝土制造方式已经难以满足市场需求，新型智能混凝土制造技术正日益成为混凝土行业的发展方向，本文将就智能混凝土制造技术的研究和应用进行详细介绍。
二、智能混凝土制造技术的研究1. 智能化控制技术智能混凝土制造技术的核心是智能化控制技术，它通过计算机控制混凝土生产全过程，包括原材料的配比、搅拌、浇筑、养护等各个环节。
智能化控制技术的应用，不仅可以大大提高混凝土的品质和性能，还可以降低能耗、减少废弃物产生、提高生产效率。
2. 混凝土材料的智能配比技术传统混凝土制造过程中，配合比的制定往往基于人工经验和试验数据，存在着很大的主观性和不确定性。
而智能混凝土制造技术则通过计算机模拟和优化，对混凝土材料的配比进行智能化控制，从而实现精确配比、稳定品质的混凝土生产。
3. 智能化浇筑技术传统的混凝土浇筑往往需要大量的人力，而且难以保证浇筑的质量和效率。
智能化浇筑技术则通过灵活的控制系统，可以实现自动化的混凝土浇筑，提高浇筑的质量和效率，同时减少人力的投入。
4. 智能化养护技术养护是混凝土制造过程中非常重要的一个环节，它直接影响混凝土的品质和性能。
智能化养护技术通过计算机控制，可以实现自动化的养护过程，实时监测混凝土的温度、湿度、强度等参数，从而保证混凝土的养护效果。
三、智能混凝土制造技术的应用1. 基础建设智能混凝土制造技术的应用在基础建设领域具有非常广泛的应用前景。
比如，在道路、桥梁、隧道等基础设施建设中，采用智能混凝土制造技术可以保证混凝土的品质和性能，提高施工效率，降低施工成本。
2. 商业建筑智能混凝土制造技术在商业建筑领域的应用也非常广泛。
比如，在高层建筑的建设中，采用智能混凝土制造技术可以大大提高建筑的安全性和稳定性，同时也可以提高建筑的节能性能，降低建筑的运营成本。
智能混凝土的开发及应用研究
智能混凝土的开发及应用研究智能混凝土是一种结合了传感器、控制单元和通讯技术的新型建筑材料。
它能够自我感知、自我诊断和自我修复，具有很强的智能化和可持续性特点。
本文将从智能混凝土的发展历程、技术原理、应用场景和未来发展趋势等方面进行详细研究。
一、智能混凝土的发展历程智能混凝土的概念最早可以追溯到20世纪80年代初期，当时美国的一家建筑公司开始研究混凝土自我修复技术。
之后，随着传感器、控制单元和通讯技术的不断发展，智能混凝土逐渐成为了研究热点。
2001年，美国国家科学基金会（NSF）推出了一个名为“智能材料与结构”（IMS）的项目，旨在探索新型智能材料的研究和应用。
智能混凝土成为了该项目的一个重要研究方向。
近年来，随着建筑行业对智能化和可持续性的需求不断增加，智能混凝土也逐渐成为了建筑材料领域的一颗新星。
目前，全球范围内已有许多研究机构和企业在智能混凝土方面进行了大量的研究和实践。
二、智能混凝土的技术原理智能混凝土的技术原理主要基于传感器、控制单元和通讯技术。
具体来说，智能混凝土内部嵌入了各种传感器，用于感知混凝土的状态和环境变化。
这些传感器可以监测混凝土的温度、湿度、压力等参数，并将数据传输到控制单元进行处理。
控制单元是智能混凝土的“大脑”，它负责对传感器数据进行处理和分析，并根据需要发出指令。
例如，在混凝土裂缝出现时，控制单元可以发出指令启动自我修复程序，填补裂缝，恢复混凝土的完整性。
通讯技术则是智能混凝土实现与外界互联互通的关键。
通过无线网络或者有线网络，智能混凝土可以将感知到的数据传输到中心控制台，实现对混凝土状态的实时监测和控制。
三、智能混凝土的应用场景智能混凝土的应用场景非常广泛。
以下是几个典型的应用场景：1. 建筑结构监测：智能混凝土可以嵌入在建筑结构中，用于监测结构的状态和变化。
例如，在地震发生时，智能混凝土可以自动启动自我修复程序，消除结构破坏的风险。
2. 智能路面：智能混凝土可以用于道路的建设，用于监测路面状态和车流量，提高道路的安全性和通行效率。
混凝土中智能材料的应用技术
混凝土中智能材料的应用技术混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，它的主要成分是水泥、砂、石子等。
然而，在建筑工程中，混凝土的强度、耐久性、防水性等都是非常重要的考虑因素。
近年来，随着科技的不断进步，智能材料的应用已经开始在混凝土中得到广泛的应用。
本文将介绍智能材料在混凝土中的应用技术及其优点。
一、智能材料的概念智能材料是指能够对外界环境做出反应和自我调节的材料。
这种材料具有响应性、自适应性、感知性和智能性等特点。
智能材料的应用范围非常广泛，目前已经被应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
二、智能材料在混凝土中的应用技术1. 智能混凝土智能混凝土是指在混凝土中添加智能材料，使其具有智能性能的混凝土。
智能混凝土常用的智能材料有形状记忆合金、纳米材料、碳纤维等。
这些智能材料能够使混凝土具有自愈合、自适应、自诊断等功能。
2. 智能传感器智能传感器是一种用于感知混凝土内部状态的装置。
智能传感器能够感知混凝土内部的温度、湿度、应变等数据。
这些数据能够帮助工程师及时发现混凝土结构中的问题，从而采取相应的措施进行修复。
3. 智能控制系统智能控制系统是一种能够控制混凝土结构的系统。
智能控制系统能够控制混凝土结构的温度、湿度等参数，从而达到控制混凝土结构的目的。
三、智能材料在混凝土中的优点1. 提高混凝土结构的强度和耐久性智能材料能够使混凝土结构具有自愈合、自适应、自诊断等功能。
这些功能能够有效提高混凝土结构的强度和耐久性。
2. 增加混凝土结构的安全性智能材料能够感知混凝土结构内部的状态，从而及时发现混凝土结构中的问题。
这些数据能够帮助工程师及时采取相应的措施进行修复，从而增加混凝土结构的安全性。
3. 降低维护成本智能材料能够通过自愈合、自适应、自诊断等功能，减少混凝土结构的维护成本。
这对于长期维护混凝土结构的工程来说，是非常有益的。
四、智能材料在混凝土中的应用案例1. 日本东京湾海底隧道日本东京湾海底隧道是一条连接东京和千叶县的海底隧道，全长15.1公里。
智能混凝土及其在建筑中的应用
智能混凝土及其在建筑中的应用智能混凝土是一种集成了传感器、计算机、通信等技术的新型建筑材料。
它能够对自身状态进行感知、控制和调节，实现自我修复、自我诊断和智能化管理。
智能混凝土在建筑中的应用具有广泛的前景和应用价值。
一、智能混凝土的相关技术和特点1. 智能传感技术智能混凝土中的传感器具有高精度、高可靠性、低功耗和防水、防腐等特点。
它们可以实时感知混凝土的温度、湿度、压力、应力等参数，通过数据采集、处理和传输，为建筑的安全、耐久性、节能性等提供实时的监测和反馈。
2. 智能控制技术智能混凝土中的控制系统可以根据传感器收集到的数据，实现对混凝土的自动控制和调节。
例如，在混凝土自然干燥的过程中，控制系统可以根据温度、湿度等参数，自动调节通风和加热等设备，以实现快速干燥和控制混凝土的龄期。
3. 自修复技术智能混凝土中的自修复技术可以实现混凝土的自我修复和维护。
例如，当混凝土中出现裂缝时，自修复材料可以自动流入裂缝中，填补裂缝并加固混凝土结构。
4. 智能管理技术智能混凝土中的管理系统可以通过互联网和云计算等技术，实现对混凝土的远程监测、诊断和管理。
例如，可以通过智能手机或电脑等设备，实时了解混凝土的状态和健康状况，及时采取措施，保障建筑的安全和稳定性。
二、智能混凝土在建筑中的应用1. 建筑结构智能混凝土可以应用于高层建筑、桥梁、隧道等建筑结构中，实现对建筑结构的实时监测和控制。
例如，在高层建筑中，可以通过智能混凝土感知建筑的振动和变形等参数，根据数据调节建筑的结构和支撑系统，实现建筑的稳定性和安全性。
2. 节能减排智能混凝土可以通过控制建筑的温度、湿度等参数，实现对建筑的节能和减排。
例如，在冬季，可以通过智能混凝土自动调节建筑的温度和加热设备，实现节能减排和保障居民的舒适度。
3. 自我修复智能混凝土中的自修复技术可以应用于建筑的维护和修复中。
例如，在桥梁、隧道等建筑结构中，可以通过自修复技术实现对裂缝和损伤的修复和加固，延长建筑的使用寿命和减少维护成本。
智能混凝土的研究与应用
智能混凝土的研究与应用一、引言智能混凝土，是一种新型的建筑材料，它采用了传感器、微电子技术、通信技术和计算机技术等先进技术，可以实现对混凝土结构的实时监测、智能控制和自我修复等功能。
随着城市化进程的加速和人们对建筑环境质量的不断提高，智能混凝土在建筑领域的应用前景越来越广阔。
二、智能混凝土的研究进展1. 智能混凝土的定义和特点智能混凝土是一种具有智能化、自我修复、耐久性、安全性等特点的新型建筑材料。
智能混凝土内部集成了传感器、执行机构和控制系统等元器件，可以通过实时监测、分析和控制，实现对混凝土结构的精确控制和智能修复。
2. 智能混凝土的关键技术智能混凝土的实现需要依赖于多种先进技术，包括传感器技术、微电子技术、通信技术、计算机技术、材料科学技术等。
其中，传感器技术是实现智能混凝土的关键技术之一，可以实现对混凝土结构内部的应力、应变、温度、湿度等参数的实时监测和控制。
3. 智能混凝土的应用范围智能混凝土可以广泛应用于各种建筑结构中，如桥梁、隧道、水利工程、道路、机场、港口、地铁等。
在这些建筑结构中，智能混凝土可以实现对结构的实时监测和控制，提高结构的安全性和耐久性，并且可以减少维护和修复成本。
三、智能混凝土的应用案例1. 智能混凝土在桥梁上的应用智能混凝土可以在桥梁上实现对桥梁结构的实时监测和控制，提高桥梁的安全性和耐久性。
例如，中国科学院武汉岩土力学研究所研制的智能混凝土桥梁，在桥梁结构中集成了多种传感器，可以实现对桥梁的应力、应变、温度等参数的实时监测和控制。
2. 智能混凝土在隧道中的应用智能混凝土可以在隧道中实现对隧道结构的实时监测和控制，提高隧道的安全性和耐久性。
例如，北京地铁十号线隧道采用了智能混凝土技术，可以实现对隧道结构的温度、湿度、应力等参数的实时监测和控制。
3. 智能混凝土在水利工程中的应用智能混凝土可以在水利工程中实现对水利结构的实时监测和控制，提高水利工程的安全性和耐久性。
混凝土材料的智能化应用有哪些创新
混凝土材料的智能化应用有哪些创新混凝土作为建筑工程中最常用的材料之一，其性能和应用一直是工程领域关注的焦点。
随着科技的不断进步，智能化技术正逐渐渗透到混凝土材料的研发、生产、施工和监测等各个环节，为混凝土材料的应用带来了一系列创新。
一、智能化配合比设计传统的混凝土配合比设计往往依赖于经验和大量的试验，费时费力且不一定能达到最优效果。
而智能化配合比设计系统则利用大数据和机器学习算法，根据工程的具体要求，如强度、耐久性、工作性等，快速准确地确定最优的配合比。
这些系统可以综合考虑原材料的特性、环境条件、施工工艺等多种因素。
通过对大量历史数据的分析和学习，能够预测不同配合比下混凝土的性能表现，并自动调整配合比参数，以满足特定的工程需求。
例如，在某大型桥梁建设项目中，智能化配合比设计系统成功地在保证混凝土性能的前提下，降低了水泥用量，节约了成本并减少了碳排放。
二、智能生产与质量控制在混凝土的生产过程中，智能化技术也发挥着重要作用。
智能化搅拌站可以实时监测原材料的质量和用量，精确控制搅拌时间和温度，确保混凝土的质量稳定性。
同时，在线质量检测系统能够对生产出的混凝土进行实时检测，如坍落度、含气量、强度等指标。
一旦发现质量偏差，系统会自动调整生产参数，及时纠正问题。
这种智能生产与质量控制模式大大提高了混凝土的生产效率和质量可靠性，减少了因质量问题导致的工程延误和成本增加。
三、自修复混凝土自修复混凝土是混凝土材料智能化应用的一个重要创新方向。
这种混凝土中掺入了特殊的胶囊或微生物，当混凝土出现裂缝时，胶囊中的修复剂会自动释放并填充裂缝，或者微生物会产生碳酸钙等物质来修复裂缝。
例如，有一种自修复混凝土中掺入了装有环氧树脂的微胶囊。
当混凝土出现裂缝时，胶囊破裂，环氧树脂流出并固化，从而修复裂缝，恢复混凝土的结构完整性和耐久性。
自修复混凝土的出现有效地延长了混凝土结构的使用寿命，降低了维护成本。
四、智能监测与健康诊断对于已建成的混凝土结构，智能化监测技术能够实时获取结构的工作状态和性能变化。
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智能混凝土混凝土作为最主要的建筑材料，经历了漫长的从普通的结构材料--复合材料--功能材料的发展过程，而每一个发展阶段都凝聚了时代科技进步的成果，并顺应了人们物质和精神生活的需要。
目前，随着现代电子信息技术和材料科学的迅猛发展，促使社会及其各个组成部分，如交通系统、办公场所、居住社区等等向智能化方向发展。
混凝土材料作为各项建筑的基础，其智能化的研究和开发自然成为人们关注的焦点。
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机敏混凝土的相继出现为智能混凝土的研究和发展打下了坚实的基础。
作为混凝土材料发展的高级阶段，智能混凝土的研究和开发方兴未艾，本文系统总结了近十年来智能混凝土的发展历史和研究现状，并对其今后的发展趋势提出若干看法和设想。
1 . 智能混凝土的定义智能混凝土是指在原有组分基础上复合智能型组分, 使混凝土材料具有自感知和记忆、自适应、自修复特性的多功能材料。
根据所复合的智能型组分的不同, 智能混凝土主要分为碳纤维混凝土、光纤维混凝土、形状记忆合金混凝土及其它一些有特殊功能的混凝土。
2 . 各类智能混凝土的介绍及应用2.1碳纤维混凝土碳纤维混凝土是指在混凝土中均匀地加入碳纤维而构成的混凝土, 具有压敏性, 温敏性和磁敏性。
(1)碳纤维混凝土的压敏性水泥与天然石材骨料组: 成的混凝土完全干燥后, 具有极高的电阻率. 因此它被归为绝缘体材料。
普通的混凝土介于绝缘体和良性导体之间,碳纤维具有优良的导电性能.美国的D1D1L1Chung 等在1989年首先发现, 在混凝土中掺入一定量的短碳纤维导电材料, 可以使混凝土试件的导电性大大改善。
碳纤维的掺入量、长短及在基质中分布的均匀程度直接关系到碳纤维混凝土的导电性。
其导电原理为: 掺入的短碳纤维在水泥混凝土基质中出现相互关联的带电粒子的通道,通过电极施加电场时, 电子沿通道运动而具有导电性。
另一方面碳纤维本身在应力作用下, 其电阻率随应力增加而增大。
所以, 从宏观上分析, 其电阻率Q随所加应力R 的变化而变化, R 增大, Q也相应地增加.通过对材料的宏观行为和微观结构变化进行观测, 发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的,如电阻率的可逆变化对应于可逆的弹性变形, 而电阻率的不可逆变化对应于非弹性变形和断裂状态。
据此, 可通过碳纤维混凝土电阻率的变化来确定其处于安全、损伤或破坏的哪一阶段。
通过与碳纤维相连的计算机, 可直接反映所在结构部位混凝土的工作状态, 实现结构工作状态的在线监测, 当结构内部应力接近损伤区或破坏区时, 即可自动报警。
同时, 利用复合材料的敏感性可有效地监测拉、弯、压等工况, 以及在静态或动态荷载作用下材料的内部情况。
当在水泥净浆中掺加0.5% (体积) 的碳纤维时, 它作为应变传感器的灵敏度可达700, 远远高于一般的电阻应变片。
在疲劳试验中还发现, 无论是在拉伸或是压缩状态下, 碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数增多而发生不可逆的降低。
因此, 可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。
通过标定这种自感应混凝土, 研究人员能确定阻抗和载重之间的关系, 当自感应混凝土用在公路上时, 人们可以判定该路的路况, 即车辆的方位、重量和速度等参数, 为交通管理的智能化提供材料基础。
(2)碳纤维混凝土的温敏性碳纤维混凝土具有良好的温敏性。
一方面, 含有碳纤维的混凝土会产生热电效应(即seeback效应)。
在最高温度为70℃, 最大温差为15℃范围内, 其温差电动势E 与温差t之间有较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周围环境温度变化的实时监控。
另一方面, 当对碳纤维混凝土施加电场时, 在混凝土中会产生热电效应, 即所谓的电热效应。
研究表明,seeback和电热效应都是由于碳纤维混凝土中存在空穴导电所致。
因此可以利用电热效应, 把碳纤维混凝土应用于机场跑道、桥梁路面等工程中以实现自动融雪和除冰的功能。
在实际工程应用中, 已取得很好的效果。
(3)碳纤维混凝土的磁敏性在混凝土中掺入0. 5% (体积分数) 的直径为0.1um的碳纤维丝, 则这种混凝土对1GH z的电磁波的反射强度要比普通混凝土对1GH z的电磁波的反射强度高10dB, 且其反射强度比透射强度低3~ 11dB。
研究表明, 对碳纤维微丝经臭氧处理后, 再掺入混凝土中, 明显地提高混凝土反射电磁波的能力, 同时还能提高混凝土的抗拉强度。
采用这种混凝土作为车道两侧导航标记, 可实现自动化高速公路的导航。
汽车上的电磁波发射器向车道两侧的导航标记发射电磁波,经过反射, 由汽车上的电磁波接收, 再通过汽车上的电脑系统进行处理, 即可判断并控制汽车的行驶线路。
采用这种混凝土作导航标记, 成本低, 可靠性好, 准确度高。
掺入碳纤维的混凝土的费用要比普通混凝土高出约30%, 但这仍比在混凝土结构中粘贴和埋入传感元件便宜得多。
因此, 当某些重要结构需要进行实时监测时, 可优先考虑掺入碳纤维的混凝土。
2.2 光纤维混凝土(1) 光纤传感技术先前, 人们利用光纤作为光的传输介质, 进行信息传输, 如光纤通信、光纤内窥镜等。
在光通信系统中, 光纤用作远距离传输光信号的媒介, 实际上, 在光传输的过程中,光纤易受外界环境因素的影响, 如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。
因此, 人们发现若能测出光波量的变化, 即可知道导致该光波量变化的温度、压力、磁场、等物理量的大小, 于是出现了光纤传感技术。
(2) 光纤的构造及特性光导纤维(简称光纤) 主要由两部分构成: 一是纤芯,二是包覆纤芯的低折射率包层。
纤芯主要由非晶态的石英玻璃组成, 并掺杂了锗、硼、磷等氧化物, 以改变折射率, 纤芯直径一般为5 ~ 50um; 包层通常由高硅玻璃制成, 其直径(包括纤芯在内) 一般为125um。
为保护光纤表面不受损伤, 还要在其外面包覆一层薄薄的塑料, 通常为硅树脂或氨基甲酸乙酯。
光纤根据纤芯与包层折射率的分布情况分为阶跃型光纤和渐变型光纤; 根据光纤中传输模式多少可分为单模光纤和多模光纤。
(3) 光纤传感智能混凝土原理及应用光纤的主要材料是Si02，它由内、外两层介质构成．内层是一个透明的圆柱形介质，它位于光纤的中心，称为纤芯外层是轴对称并与纤芯共轴的圆环形透明介质，称为包层。
由于纤芯材料的折射率n 大于包层的折射率n ，因此根据smeⅡ原理和全内反射法则，当光在具有高折射率的纤芯向低折射率的包层传播时将被全部反射回纤芯。
这样，光在光纤中传播将很少损失能量，从而可以传播至很远的地方。
用光纤材料制作机敏棍凝土结构是将光纤直接埋人混凝土结构中。
这样，当结构因受力和温度变化产生变形或裂缝时，就会引起埋置其中的光纤产生变形，从而导致通过光纤内的光在光强、相位、波长或偏振方面发生变化。
由于光纤传感器就制作在光纤上或直接利用光纤本身，因此通过它就可获取光变化的信息，从而确定结构的应力、变形或裂缝，实现结构应力、变形和裂缝的自监测和自诊断。
考虑到光纤传感可实现分布式监测，即在混凝土结构中布设光纤网络，这样不管结构何处的应力、变形和裂缝，都可以被监测到。
这充分说明，光纤机敏混凝土结构是一种具有强大自监测和自诊断功能的智能材料结构。
2.3 形状记忆合金混凝土形状记忆合金( SMA ) 是一种新型的功能材料, 具有独特的形状记忆和超弹性性能, 被广泛用于构成各种智能结构。
在某一温度范围内, 对形状记忆合金施加一定的外力,使其产生超出弹性范围的拉伸塑性变形, 当外力撤去后, 会产生残余变形, 若此时, 再对形状记忆合金加热至一定温度t以上, 则残余变形消失, 形状记忆合金恢复到原来形状,这就是形状记忆合金的形状记忆特性。
将该形状记忆合金埋入混凝土易产生裂缝的部位或构件, 当该部位或构件由于荷载、温度变化等外部因素作用而产生较大裂缝时, 会引起该处形状记忆合金产生塑性变形, 通过一定装置对形状记忆合金加热到超过温度t, 可使形状记忆合金收缩。
此时, 受到限制的合金丝就会对裂缝施加压应力, 迫使裂缝变小或合拢。
同时, 通过记忆合金形状的变化, 使混凝土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能力。
2.4 其他智能混凝土一些有特殊要求的混凝土结构, 或比较重要的混凝土结构, 往往对其性能有特殊的要求, 为达到该特殊要求, 需要在混凝土中掺加一些有特定功能的组分,从而配制出有特定功能的智能混凝土。
(1)自调节混凝土有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求, 如各类展览馆、博物馆及美术馆等。
为此, 可在混凝土中掺入沸石粉,即可对室内湿度进行自动调节, 它具有如下特点: 优先吸附水分; 水蒸气压低的地方, 其吸湿容量大; 吸放湿与温度有关, 温度上升时放湿, 温度下降时吸湿。
(2)控制水化热的大体积混凝土在浇筑大体积混凝土时, 由于水泥水化产生的热量得不到完全释放, 容易在混凝土内产生温度裂缝。
为避免温度裂缝的产生, 可在混凝土中掺入含有缓凝剂的蜡丸, 对水泥的水化速度进行控制。
当混凝土的温度升高到特定温度时, 蜡丸即融化并泄出缓凝剂, 使水泥的水化延缓或停滞, 并使水化热不致超过规定的温度限值。
试验结果表明, 混凝土温度快速上升速度和最高温度都是可以控制的。
同时发现, 与未加缓凝剂蜡丸的普通混凝土相比, 其长期的抗压强度具有明显的优势。
(3)防火灾烧裂高强混凝土混凝土技术与其工艺表明, 通过降低混凝土水灰比, 并掺入硅灰一类粉状掺和料, 使混凝土的微组织更加致密, 从而获得了高强混凝土。
但这种混凝土的微组织结构, 一旦遭受火灾时, 混凝土内的水分即快速蒸发, 压力随之增高, 而蒸汽却无法泄出, 结果即引起混凝土燥裂。
为防止高强混凝土在火灾时发生爆裂, 有一种方案是在混凝土内掺入1% (体积比) 的聚丙稀( p loypropy lene) 短纤维。
由于掺量极为有限, 因此对混凝土的强度和刚度的影响极小, 一般可以忽略不计。
但掺有聚丙稀短纤维的混凝土, 在遭受火灾时, 随着温度的升高, 聚丙稀短纤维却开始熔化, 并在混凝土内形成相当多的空隙, 混凝土内的蒸汽即向外泄出, 避免了高强混凝土因火灾而发生爆裂的事故。
这种防火灾爆裂高强混凝土, 实际上也是一种智能混凝土。
这种智能混凝土的开发更有利于高强混凝土的推广和应用。
3. 智能混凝土的应用前景智能混凝土具有广阔的应用前景, 可广泛地应用于民用建筑、桥梁和道路工程中, 从而实现对结构内部应力、应变及损伤等情况进行实时、在线监控, 测量汽车的重量, 调节环境的湿度等, 它还可制成新型的传感器、电磁屏蔽材料以及电热元件。