混凝土是現(xiàn)代最主要的建筑材料，但其功能單一、技術(shù)含量低、耐久性差的特點(diǎn)嚴(yán)重制約了混凝土材料的發(fā)展,因此在混凝土材料中復(fù)合一些特殊材料,使之具有某些特殊功能，機(jī)敏混凝土就是這樣一種具有感知和修復(fù)性能的智能混凝土，是在混凝土原有的組成基礎(chǔ)上摻加復(fù)合智能型組分，使其具有一定的自感知、自適應(yīng)和損傷自修復(fù)等智能特性的多功能材料。
1 引言
機(jī)敏混凝土是一種具有感知和修復(fù)性能的混凝土，是智能混凝土的初級階段，是混凝土材料發(fā)展的高級階段。智能混凝土是在混凝土原有的組成基礎(chǔ)上摻加復(fù)合智能型組分， 使混凝土材料具有一定的自感知、自適應(yīng)和損傷自修復(fù)等智能特性的多功能材料，根據(jù)這些特性可以有效的預(yù)報混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)白我安全檢測需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在的脆性破壞，能顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。近年來，損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的相續(xù)出現(xiàn)為智能混凝土的研究和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2 機(jī)敏混凝土的發(fā)展概況
智能混凝土是智能材料的一個研究分支，20 世紀(jì)60 年代，前蘇聯(lián)學(xué)者開始研究混凝土的復(fù)合功能，采用碳黑為導(dǎo)電組分制備了水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料。20 世紀(jì)80 年代末，日本土木工程界的研究人員設(shè)想并著手開發(fā)構(gòu)筑高智能結(jié)構(gòu)的所謂“對環(huán)境變化具有感知和控制功能”的智能建筑材料。20 世紀(jì)90 年代初，日本建設(shè)省研究所曾與美國國家科學(xué)基金會合作研制了具有調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)承載力的自調(diào)節(jié)混凝土材料，使混凝土具有某些記憶功能。日本學(xué)者H. Hiarshi 采用在水泥基材內(nèi)復(fù)合內(nèi)含粘結(jié)劑的微膠囊(稱為液芯膠囊) 制成具有自修復(fù)智能混凝土。美國伊利諾伊斯大學(xué)的Carolyn Dry 采用在空心玻璃纖維中注入縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑，制成具有自修復(fù)智能混凝土。1993 年美國開辦了與土本建筑有關(guān)的智能材料與智能結(jié)構(gòu)的工廠。在寒冷地區(qū)，基于碳纖維混凝土的道路及橋梁路面的自適應(yīng)溶雪和融冰系統(tǒng)的智能混凝土研究已經(jīng)在歐美等國家展開，并取得了一定的進(jìn)展。
同濟(jì)大學(xué)等國內(nèi)高等院校曾在混凝土材料中復(fù)合壓電陶瓷來研制自調(diào)節(jié)混凝土材料，并且取得了某些成果;在研制自修復(fù)智能混凝土的思路是綜合了自然愈合、基體增強(qiáng)和有機(jī)物釋放等機(jī)制，在混凝土材料組分中復(fù)合活性無機(jī)摻和料、微細(xì)低彈模纖維和有機(jī)化合物，從而在混凝土內(nèi)部形成自增強(qiáng)、自愈合網(wǎng)絡(luò)，使混凝土裂縫重新愈合，恢復(fù)甚至提高混凝土材料的性能;調(diào)整有機(jī)物的摻量，可實(shí)現(xiàn)對混凝土材料微裂縫的自行多次愈合。
同濟(jì)大學(xué)混凝土材料研究實(shí)驗(yàn)室正在研究的仿生自診斷和自修復(fù)智能混凝土是模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對創(chuàng)傷的感知和生物組織對創(chuàng)傷部位愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特殊組分(如仿生傳感器、含粘結(jié)劑的液芯纖維等) ，使混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自診斷、自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)混凝土材料內(nèi)部出現(xiàn)損傷時，仿生傳感器可以及時預(yù)警;當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋時，部分液芯纖維破裂，粘結(jié)劑流出深入裂縫，使混凝土裂縫重新愈合，恢復(fù)并提高混凝土材料的性能， 可實(shí)現(xiàn)對混凝土材料的自動診斷實(shí)時檢測和及時修復(fù)，確保混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。