智能感知混凝土,也称智能混凝土、感知混凝土,是可以实时感知、监测自身碳化、受压过程中,内部应力变化、温湿度等参数,以及外部变形、裂纹等状态的混凝土。智能感知混凝土主要包括传感器感知与本征自感知两种技术路线。
传感器感知混凝土,以混凝土为基体,在混凝土结构中植入光纤传感器或者压电传感器、纳米传感器或者微型传感器来探测信息,通过信号处理系统对收集到的信息进行处理分析,以满足实时监测需求,及时发现混凝土异常情况并解决,进而提高混凝土使用过程中的安全性以及提升使用寿命。
本征自感知混凝土,以混凝土为基体,采用钢纤维、不锈钢微丝、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等导电材料或半导电材料为填料,无需利用传感器即具有感知功能,其基于载荷、变形、温度、湿度等变化,混凝土内部导电网络的电阻、电容、电感等参数发生改变的原理来进行感知。
智能感知混凝土可以应用在公共建筑、地下建筑、道路交通等建造领域。在公共建筑、地下建筑领域,智能感知混凝土可维护设施安全性、稳定性;在道路、桥梁建设领域,智能感知混凝土可提高交通工程的安全性、使用寿命。
由于需要植入传感器或者嵌入导电/半导电材料,智能感知混凝土成本较高,且维护难度较大,其技术研究还需持续深入。此外,智能感知混凝土可与自修复混凝土相结合,当发现异常情况时,例如产生裂纹,能够利用自身材料特性进行自修复,实现裂纹自动填充。
2023年9月,中国建筑材料联合会发布第三批全国建材行业重大科技攻关“揭榜挂帅”项目榜单,光纤传感网络智能感知混凝土、面向重大土建基础设施全时全域智能监测的本征自感知混凝土被列入。这有望推动我国智能感知混凝土行业发展速度加快。
新思界
行业分析人士表示,我国智能感知混凝土相关研究成果正在不断增多。例如,吉林建筑大学发明专利“一种环保型自感知混凝土及其制备方法”;哈尔滨工业大学、大连理工大学研究成果“本征自感知混凝土及其智能结构”;中国公路工程咨询集团有限公司、交通运输部公路科学研究院研究成果“基于感知信息的混凝土桥梁耐久性智能诊断方法”等。
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