混凝土結(jié)構(gòu)新材料的發(fā)展及應(yīng)用.

1、混凝土新材料及其結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用混凝土新材料及其結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用1. 概述混凝土是有填充料、膠凝材料以及各種外加劑組成的復(fù)合材料。 并具有取材方便、常溫下凝結(jié)固化、易于澆筑成型、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、耐高 溫性能好、水中生成強(qiáng)度、耐水性能好、維修要求低等優(yōu)點(diǎn)，至今已 成為世界上用量最大、用途最廣的材料，成為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu) 首選材 料。同時也存在致命弱點(diǎn)， 抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度， 在應(yīng)用和解決 問題的過程中， 混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了素混凝土、 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混 凝土，素混凝土被稱為第一代混凝土而預(yù)應(yīng)力混凝土則被稱為第三代 混凝土。隨著社會發(fā)展以及人們對資源、 環(huán)境、施工、使用及性能更進(jìn)一 步的需求，例如惡劣環(huán)

2、境、高層大跨重載化、經(jīng)濟(jì)合理等。在不斷的 研究和實(shí)驗(yàn)過程中混凝土結(jié)構(gòu)的材料在原有的基礎(chǔ)上有了很大的發(fā) 展。2 新材料及其結(jié)構(gòu)的發(fā)展2.1 纖維混凝土纖維混凝土的出現(xiàn)是現(xiàn)代建筑材料發(fā)展中的一大進(jìn)步 , 它與鋼筋 混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土的出現(xiàn)有同等的重大意義。 , 把短纖維均勻地 分散在混凝土中來改善普通混凝土的脆性。 纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度要 比普通混凝土高 2/3 。最初使用的纖維材料是石棉纖維 , 近些年來又采用其它纖維材料 其中鋼纖維和玻璃纖維性能最好 , 最有發(fā)展前途。鋼纖維作為增強(qiáng)材 料時,其彈性模量比普通混凝土高 4 倍, 其韌性可達(dá)一般普通混凝土 的 30 倍以上。而玻璃纖維的強(qiáng)度相當(dāng)

3、于高碳冷拔鋼絲的強(qiáng)度 , 約為 25002500MPa目前，各國除了研制纖維混凝土以外，又研究在纖維混 凝土中再配以普通鋼筋 , 這樣除了明顯地增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度以外 , 對抗爆 結(jié)構(gòu)更有顯著的效果 , 能大大提高混凝土的抗爆裂強(qiáng)度 , 并可減少混 凝土的飛散速度。纖維配筋混凝土構(gòu)件 , 還可代替普通混凝土構(gòu)件中 的箍筋和輔助鋼筋 , 這對立體結(jié)構(gòu)、落壁空間結(jié)構(gòu)極為有利。2. 1.1 技術(shù)原理 纖維混凝土是指摻加短鋼纖維或合成纖維作為增強(qiáng)材料的混凝 土，鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、 抗彎強(qiáng)度、 抗疲勞 特性及耐久性； 合成纖維的摻入可提高混凝土的韌性， 特別是可以阻 斷混凝土內(nèi)部毛細(xì)管通

4、道， 因而減少混凝土暴露面的水分蒸發(fā)， 大大 減少混凝土塑性裂縫和干縮裂縫。2.1.2. 原材料與配合比(1) 原材料1) 水泥：鋼纖維混凝土應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥； 合成纖維混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥， 根據(jù)工程需 要，選擇其他品種水泥；2) 骨料：鋼纖維混凝土不得使用海砂，粗骨料最大粒徑不宜大 于鋼纖維長度的 2/3 ；噴射鋼纖維混凝土的骨料最大粒徑不宜大于 10mm；3) 纖維：纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學(xué)性 能等應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定， 并根據(jù)工程特點(diǎn)和制備混凝土的性 能選擇不同的纖維。(2)配合比纖維混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)鋼纖

5、維混凝土中的纖維體積率不宜小于 0.35%，當(dāng)采用抗拉 強(qiáng)度不低于lOOOMPa的高強(qiáng)異形鋼纖維時，鋼纖維體積率不宜小于 0.25%；各類工程鋼纖維混凝土的鋼纖維體積率選擇范圍應(yīng)參照國家 與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?？刂苹炷猎缙谑湛s裂縫的合成纖維體積率宜為0.06% 0.12%。2)纖維混凝土的最大膠凝材料用量不宜超過 550kg/m3;噴射鋼 纖維混凝土的膠凝材料用量不宜小于 380kg/m3。2.1.3 質(zhì)量保證措施(1) 纖維要選擇合適的摻量，合成纖維會使混凝土強(qiáng)度降低，在同時滿足抗裂性能和力學(xué)性能的前提下確定摻量，一般積率不超過 0.12%。(2) 鋼纖維或合成纖維摻量過多時，都會使坍落度損失增加，

6、選 擇合適的摻量和調(diào)整配合比， 使纖維的摻入對混凝土工作性不產(chǎn)生負(fù) 面的影響;(3) 纖維混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度、 受壓和受拉彈性模量、 剪變模量、 泊松比、線膨脹系數(shù)以及合成纖維軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值可按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010的規(guī)定采用。纖維體積率大于0.15% 的合成纖維混凝土的上述指標(biāo)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。2.1.4 纖維混凝土的作用制造纖維混凝土主要使用具有一定長徑比 （即纖維的長度與直徑 的比值）的短纖維。但有時也使用長纖維（如玻璃纖維無捻粗紗、聚 丙烯纖化薄膜）或纖維制品（如玻璃纖維網(wǎng)格布、玻璃纖維氈） 。其 抗拉極限強(qiáng)度可提高3050%纖維在纖維混凝土中的主要作用， 在于限制

7、在外力作用下水泥基 料中裂縫的擴(kuò)展。在受荷（拉、彎）初期，當(dāng)配料合適并摻有適宜的 高效減水劑時， 水泥基料與纖維共同承受外力， 而前者是外力的主要 承受者；當(dāng)基料發(fā)生開裂后，橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。若纖維的體積摻量大于某一臨界值， 整個復(fù)合材料可繼續(xù)承受較 高的荷載并產(chǎn)生較大的變形，直到纖維被拉斷或纖維從基料中被撥 出，以致復(fù)合材料破壞。與普通混凝土相比，纖維混凝土具有較高的抗拉與抗彎極限強(qiáng) 度，尤以韌性提高的幅度為大。2.2 聚合物混凝土由于普通水泥混凝土抗拉張力低、 脆性大、易開裂、 耐化學(xué)腐蝕 性差等缺點(diǎn)，將普通混凝土與聚合物按一定的比例混合起來的材料克 服了以上缺點(diǎn)，具有強(qiáng)

8、度高、耐腐蝕、耐磨、粘結(jié)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2.2.1 聚合物浸漬混凝土（ PIC）定義：將硬化干燥后的混凝土浸漬在可聚合的低分子單體或預(yù)聚 體中，在單體或預(yù)聚體滲入混凝土中的孔隙后引發(fā)聚合所得到的聚合物混凝土復(fù)合材料原理：聚合物滲填于混凝土內(nèi)部孔隙后， 提高了混凝土的密實(shí)度， 也增加了水泥石與骨料之間的粘結(jié)力。原材料：液態(tài)單體： 凡能被混凝土基材吸收， 并能在其中聚合成 為固體的液體原料， 都可用于浸漬混凝土。 一般選用粘度低、 沸點(diǎn)高、 收縮率小、聚合方便、價廉而且應(yīng)用廣泛的原料， 如甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯等?；炷敛牧希?任何類型混凝土不論其所用的水泥品種、 摻和料或 集料都可以成功地浸漬。添

9、加劑：稀釋劑 - 可以降低粘度，提高浸漬滲透能力。引發(fā)劑： 采用熱聚合時， 應(yīng)預(yù)先將引發(fā)劑混入單體中。 引發(fā)劑在 浸漬時被吸附在基體表面，起激發(fā)聚合反應(yīng)的作用。交聯(lián)劑：將線型聚合物轉(zhuǎn)化成體型聚合物。 促進(jìn)劑：降低引發(fā)劑的正常分解溫度， 以促使單體在常溫下聚合。 性能：具有高強(qiáng)、低滲、耐腐蝕及高的抗、抗沖、耐磨等特性， 其抗壓強(qiáng)度可提高24倍，一般為100150Mpa,最高可達(dá)到260Mpa 以上，抗拉強(qiáng)度可以提高到1020Mpa最高能達(dá)到240Mpa以上。用途：要求高強(qiáng)度，高耐久性的特殊結(jié)構(gòu)工程，如高壓輸氣管、 高壓輸液管、高壓容器、海洋構(gòu)筑物、原子能反應(yīng)堆等工程 2.2.2 聚合物混凝土 P

10、C定義：以聚合物（樹脂或單體） 代替水泥作為膠結(jié)材料與骨料結(jié) 合，澆筑后經(jīng)養(yǎng)護(hù)聚合而成的一種混凝土成分：由合成樹脂、粉料及天然砂、石配置而成。 原理：用樹脂代替硅酸鹽水泥， 是謀求膠凝材料的強(qiáng)化及膠凝材 料與骨料之間界面粘結(jié)力的提高。性能：與普通混凝土相比，樹脂混凝土具有強(qiáng)度高，耐化學(xué)腐蝕、耐 磨、抗凍性好等有點(diǎn)，但硬化時收縮大，耐久性差。用途：由于樹脂成本高， 目前僅用于特殊工程， 如耐腐蝕性工程， 修補(bǔ)混凝土構(gòu)件及堵漏材料等。 此外樹脂混凝土因其美觀的外表， 又 稱人造大理石，可以制成桌面、地面磚、浴缸等。2.2.3 聚合物水泥混凝土 PCC 定義：用聚合物乳液拌合水泥及粗、 細(xì)骨料而制得

11、的一種有機(jī)無 機(jī)復(fù)合的混凝土材料。 （其中聚合物的硬化和水泥的水化、凝結(jié)硬化 同時進(jìn)行，最后二者相互膠合和填充，并與骨料膠結(jié)成為整體。 ） 成分：膠結(jié)材料 =水泥 +聚合物 骨料：粗細(xì)骨料（卵石、碎石、河沙、碎沙、硅砂等） 助劑：主要是穩(wěn)定劑和消泡劑 性質(zhì)：聚合物的加入， 使得混凝土的密實(shí)度有所提高， 水泥石與 骨料的粘結(jié)有所加強(qiáng)， 其強(qiáng)度遠(yuǎn)不及浸漬混凝土那樣顯著， 但與普通 混凝土相比， 在耐腐蝕性、 耐磨性、耐沖擊性等方面均有一定程度的 改善。用途：鋪筑無縫地面、路面以及修補(bǔ)工程2.3 智能混凝土 智能混凝土是在混凝土原有的組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分， 使混 凝土材料具有自感知、 自適應(yīng)、

12、自修復(fù)特性的多功能材料， 對環(huán)境變 化具有感知和控制的功能。2.3.1 損傷自診斷混凝土自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。 普通的混凝土 材料本身不具有自感應(yīng)功能， 但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組 分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。 目前常用的材料組分有： 聚合 類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹 2 種當(dāng)前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。1) 碳纖維智能混凝土 碳纖維是一種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基 材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性， 而且其物理性 能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善， 可以作為傳感器并以電信號輸

13、 出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。 將一定形狀、 尺寸和 摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中， 可以使混凝土具有自感知內(nèi) 部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。 通過觀測， 發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的 電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對應(yīng)的。 碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu) 件受力的彈性階段， 其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加， 當(dāng)接近構(gòu)件 的極限荷載時， 電阻逐漸增大， 預(yù)示構(gòu)件即將破壞。 而基準(zhǔn)水泥基材 料的導(dǎo)電性幾乎無變化， 直到臨近破壞時， 電阻變化率劇烈增大， 反 映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。 根據(jù)纖維混凝土的這一特性， 通 過測試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)， 可以實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在 線監(jiān)測

14、 . 在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是 傳感器， 可對混凝土內(nèi)部在拉、 壓、彎靜荷載和動荷載等外因作用下 的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水泥漿 中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器， 它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的電 阻應(yīng)變片。 在疲勞試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)， 無論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下， 碳纖 維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此， 可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測。 通過標(biāo)定這種 自感應(yīng)混凝土， 研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系， 由此可確定以 自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、 載重和速度等參數(shù)， 為交通 管理的智能化提供材料

15、基礎(chǔ)。碳纖維混凝土除具有壓敏性外， 還具有溫敏性， 即溫度變化引起 電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會產(chǎn)生電位差的熱 電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗(yàn)表明，在最高溫度為 70C，最大溫差為 15C的范圍內(nèi)，溫差電動勢（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性 關(guān)系。 當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到一臨界值時， 其溫差電動勢率有極大值， 且 敏感性較高，因此可以利用這種材料實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變 化的實(shí)時監(jiān)控；也可以實(shí)現(xiàn)對大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱 敏元件和火警報(bào)警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝 土結(jié)構(gòu)中。碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于工業(yè)防靜電構(gòu)造。公 路路面、機(jī)場跑

16、道等處的化雪除冰。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰極保 護(hù)。住宅及養(yǎng)殖場的電熱結(jié)構(gòu)等。2） 光纖傳感智能混凝土光纖傳感智能混凝土，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋人入纖維傳 感器或其陣列， 探測混凝土在碳化以及受載過程中內(nèi)部應(yīng)力、 應(yīng)變變 化，并對由于外力、 疲勞等產(chǎn)生的變形、 裂紋及擴(kuò)展等損傷進(jìn)行實(shí)時 監(jiān)測。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、 壓力、電場、磁場等的變化而引起光波量如光強(qiáng)度、相位、頻率、偏 振態(tài)的變化。因此人們發(fā)現(xiàn)， 如果能測量出光波量的變化， 就可以知 道導(dǎo)致光波量變化的溫度、壓力、磁場等物理量的大小。于是，出現(xiàn) 了光纖傳感技術(shù)。 近年來，國內(nèi)外進(jìn)行了將光纖傳感器用于

17、鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)和建筑檢測這一領(lǐng)域的研究， 開展了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力、 應(yīng)變及 裂縫發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的光纖傳感器技術(shù)的研究， 這包括在混凝 土的硬化過程中進(jìn)行監(jiān)測和結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測。光纖在傳感器中的應(yīng) 用，提供了對土建結(jié)構(gòu)智能及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時、 在線無損檢測手段， 有利于結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測和整體評價和維護(hù)。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大 Caleary 建設(shè)的一座名為 Beddington Tail 的一雙跨公路橋內(nèi)部應(yīng) 變狀態(tài)監(jiān)測；美國 Winooski 的一座水電大壩的振動監(jiān)測；國內(nèi)工程 有重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測和蕪湖長江大橋長期監(jiān)測 與安全評估系統(tǒng)等。2

18、.3.2 自調(diào)節(jié)智能混凝土自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能。 混凝土結(jié)構(gòu) 除了正常負(fù)荷外， 人們還希望它在受臺風(fēng)、 地震等自然災(zāi)害期間， 能 夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動， 但因混凝土本身是惰性材料， 要達(dá) 到自調(diào)節(jié)的目的， 必須復(fù)合具有驅(qū)動功能的組件材料， 如：形狀記憶 合金（SMA和電流變體（ER等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME,若在室溫下給以超過 彈性范圍的拉伸塑性變形， 當(dāng)加熱至少許超過相變溫度， 即可使原先 出現(xiàn)的殘余變形消失， 并恢復(fù)到原來的尺寸。 在混凝土中埋入形狀記 憶合金，利用形狀記憶合金對溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形 狀的功能， 在混凝土結(jié)構(gòu)受到異

19、常荷載于擾時， 通過記憶合金形狀的 變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力， 從而提高 混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。電流變體（ER是一種可通過外界電場作用來控制其粘性、 彈性 等流變性能雙向變化的懸膠液。 在外界電場的作用下， 電流變體可于 0.1ms 級時間內(nèi)組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠， 其初度隨電場增加 而變調(diào)到完全固化， 當(dāng)外界電場拆除時， 仍可恢復(fù)其流變狀態(tài)。 在混 凝土中復(fù)合電流變體， 利用電流變體的這種流變作用， 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu) 受到臺風(fēng)，地震襲擊時調(diào)整其內(nèi)部的流變特性， 改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、 阻尼特性以達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動的目的。有些建筑物對其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求， 如各類展覽

20、館、 博物 館及美術(shù)館等，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、 控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等， 其成本和使用維持的費(fèi)用都較高。 日本學(xué) 者研制的自動調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對室內(nèi)環(huán)境 濕度的探測， 并根據(jù)需要對其進(jìn)行調(diào)控。 這種混凝土材料帶來自動調(diào) 節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。 其機(jī)理為： 沸石中的硅酸鈣含 有（3 9） X10-10m的孔隙。這些孔隙可以對水分、NOx和SOx氣體 選擇性的吸附。 通過對沸石種類進(jìn)行選擇， 可以制備符合實(shí)際應(yīng)用需 要的自動調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。 它具有如下特點(diǎn)： 優(yōu)先吸 附水分；水蒸氣壓力低的地方， 其吸濕容量大； 吸、放濕與溫度

21、相關(guān)， 溫度上升時放濕，溫度下降時吸濕。2.3.3 自修復(fù)智能混凝土混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中， 大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。 混凝土產(chǎn) 生裂縫，不僅強(qiáng)度降低，而且空氣中的 CO2酸雨和氯化物等極易通 過裂縫侵人混凝土內(nèi)部， 使混凝土發(fā)生碳化， 并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋， 這對地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險品的處理設(shè)施尤為不利， 一旦混凝土發(fā)生 裂縫，要想檢查和維修都很困難。 自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要 而產(chǎn)生的。自愈合混凝土就是模仿生物組織， 對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物 質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能， 在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組 分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊） 在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生 自愈合神經(jīng)網(wǎng)

22、絡(luò)系統(tǒng)， 模仿動物的骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、 恢 復(fù)機(jī)理。 采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的方法， 使材料損傷破壞后， 具 有自行愈合和再生功能， 恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。 在 水泥水化和硬化過程中， 多孔纖維釋放出聚合反應(yīng)引發(fā)劑與單聚物聚 合成高聚物， 聚合反應(yīng)留下的水分參與水泥水化。 這樣便在纖維網(wǎng)的 表面形成大量有機(jī)與無機(jī)物， 它們相互穿插粘結(jié)， 最終形成的復(fù)合材 料是與動物骨骼結(jié)構(gòu)相似的無機(jī)與有機(jī)相結(jié)合的材料， 具有優(yōu)異的強(qiáng) 度及延性等性能。 而且在材料使用過程中， 如果發(fā)生損傷， 多孔有機(jī) 纖維會釋放高聚物，愈合損傷。2.3.4 智能混凝土的應(yīng)用發(fā)展智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用

23、前景，但作為一種新型的功能材料， 如果投入實(shí)際工程， 還有很多問題需要進(jìn)一步地研究： 如碳纖維混凝 土的電阻率穩(wěn)定性、 電極布置方式、 耐久性等； 光纖混凝土的光纖傳 感陣列的最優(yōu)排布方式； 自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。 封人的 方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。 解決上述一系列問題將對 智能混凝土今后的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 為促進(jìn)智能混凝土研究工作 的順利開展有必要就以下幾點(diǎn)形成共識：（1）開發(fā)應(yīng)有針對性。 所謂針對性就是要針對混凝土性能發(fā)生惡 化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對這些現(xiàn)象， 設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對所有這些情況的手段是很困難的， 因此，縮小 智能化范圍，

24、以某種功能為對象， 從而開發(fā)出相對最適應(yīng)的方法是必 要的。（2）實(shí)施中應(yīng)具有可行性。 澆注混凝土多在施工現(xiàn)場進(jìn)行， 因而 作為智能混凝土的施工方法， 對其技術(shù)與工藝要求不能過高。 應(yīng)以原 有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡單的方法。 選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn) 定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)， 并能大量應(yīng)用而且成本較低。（3）設(shè)計(jì)應(yīng)具有綜合性。 采用智能化， 雖然可以提高材料的耐久 性，但也會帶來負(fù)面作用。 如由于使用了某種材料雖然能對某種惡化 現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善， 但是否會對強(qiáng)度等其它性能有所影響， 所有這 些正反兩方面的問題都必須在判斷和設(shè)計(jì)時進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。 2.

25、4 金屬混凝土金屬混凝土是一種人造的聚積物 , 這種人造聚積物由金屬膠結(jié)材 料和礦物質(zhì)或其它骨料作成。 在這種混凝土中金屬充當(dāng)了水泥的作用 也可看成是含有大量填充材料的金屬。根據(jù)所用的金屬可以作成鋁、 鋼、鐵、銅、錫、鋅等混凝土。其膠結(jié)材料的含量通常是巧 %50%體（ 積比） 。骨料一般用石英巖、玄武巖、花崗巖和其它礦物巖做成的碎 石和砂,也可用陶粒、燒結(jié)多孔骨料、凝灰?guī)r和浮石 ,還可用有機(jī)骨料 （ 塑料、木材 ） 。生產(chǎn)工藝與熱處理、電物理處理、電化學(xué)處理的過程 有關(guān)。可以把熔化的金屬熔融物澆灌到模子里的骨料空隙中 , 也可以 先用骨料和粒狀金屬的混合物充滿模子 , 然后加熱到金屬的熔化溫 度。金屬混凝土各方面的性能都很好， 而且材料消耗不多， 其強(qiáng)度極 高、熱穩(wěn)定性好、耐磨性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐火性好。以及鋁制混 凝土為例，其抗壓強(qiáng)度高達(dá) 150-300MPa是純金屬卡壓強(qiáng)度的1.5 被，是水泥混凝土的 10 倍，而且其熱穩(wěn)定性和電阻都比純鋁大大提 高。任何形狀截面的制品都可以用金屬混凝土來制作， 而更適宜制作 板