智能感知混凝土,也稱智能混凝土、感知混凝土,是可以實時感知、監測自身碳化、受壓過程中,內部應力變化、溫濕度等參數,以及外部變形、裂紋等狀態的混凝土。智能感知混凝土主要包括傳感器感知與本征自感知兩種技術路線。
傳感器感知混凝土,以混凝土為基體,在混凝土結構中植入光纖傳感器或者壓電傳感器、納米傳感器或者微型傳感器來探測信息,通過信號處理系統對收集到的信息進行處理分析,以滿足實時監測需求,及時發現混凝土異常情況并解決,進而提高混凝土使用過程中的安全性以及提升使用壽命。
本征自感知混凝土,以混凝土為基體,采用鋼纖維、不銹鋼微絲、碳纖維、碳納米管、石墨烯等導電材料或半導電材料為填料,無需利用傳感器即具有感知功能,其基于載荷、變形、溫度、濕度等變化,混凝土內部導電網絡的電阻、電容、電感等參數發生改變的原理來進行感知。
智能感知混凝土可以應用在公共建筑、地下建筑、道路交通等建造領域。在公共建筑、地下建筑領域,智能感知混凝土可維護設施安全性、穩定性;在道路、橋梁建設領域,智能感知混凝土可提高交通工程的安全性、使用壽命。
由于需要植入傳感器或者嵌入導電/半導電材料,智能感知混凝土成本較高,且維護難度較大,其技術研究還需持續深入。此外,智能感知混凝土可與自修復混凝土相結合,當發現異常情況時,例如產生裂紋,能夠利用自身材料特性進行自修復,實現裂紋自動填充。
2023年9月,中國建筑材料聯合會發布第三批全國建材行業重大科技攻關“揭榜掛帥”項目榜單,光纖傳感網絡智能感知混凝土、面向重大土建基礎設施全時全域智能監測的本征自感知混凝土被列入。這有望推動我國智能感知混凝土行業發展速度加快。
新思界
行業分析人士表示,我國智能感知混凝土相關研究成果正在不斷增多。例如,吉林建筑大學發明專利“一種環保型自感知混凝土及其制備方法”;哈爾濱工業大學、大連理工大學研究成果“本征自感知混凝土及其智能結構”;中國公路工程咨詢集團有限公司、交通運輸部公路科學研究院研究成果“基于感知信息的混凝土橋梁耐久性智能診斷方法”等。
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