試論智能材料在土木工程建設中的應用

陳慶豐

（邵陽學院　422000）

試論智能材料在土木工程建設中的應用

陳慶豐

（邵陽學院422000）

人類進入21世紀后，智能材料得到了廣泛的應用。依托于生物科學的設計靈感，當前智能材料已成為高新材料的重中之重。從具體實踐來看，智能材料的應用渠道與方式愈加靈活多樣，可以說在當前的一段時間，智能材料前景廣闊，必將代表材料領域的發(fā)展方向，引領材料領域的發(fā)展潮流。通過對智能材料的概述，本文指出了智能材料的優(yōu)點與特長，并且分析了該材料的發(fā)展現(xiàn)狀，對其發(fā)展趨勢進行了合理預測，以期提高智能材料在土木建設中的應用水平。

土木工程；智能材料；應用

智能材料是一種新興的材料，它能夠智能化地感知并判斷外部刺激，甚至能夠采取一定的措施進行處理，換句話說它不僅具有“認知”能力，而且具有相當強的“執(zhí)行力”?；谠摬牧系纳鲜鰞?yōu)點，我們將其命名為智能材料，它隸屬第四代材料的范疇?？梢哉f，智能材料的出現(xiàn)掀起了材料領域的一場革命。

1　當前智能土木結構工程發(fā)展情況

在土木工程領域，如果將智能材料用于土木工程，就形成了智能土木結構。和一般的土木工程結構一樣，智能土木工程統(tǒng)一非常強調(diào)結構的安全程度和穩(wěn)固性，對其持久耐用的性質(zhì)考察十分嚴格。所以，基于此本文將重點探究如何才能最大程度地保證智能土木結構的良好性能。在工程實施之前，就必須對該結構的各種性能進行深入探究，這樣一方面有利于實現(xiàn)建筑效益的最優(yōu)化，同時能夠有效地規(guī)避風險，促進工程的良好實施。傳統(tǒng)的檢測手段單純地基于外部檢測，無法及時監(jiān)控結構內(nèi)部各種性能的實況。這樣，如果結構內(nèi)部出現(xiàn)損耗或其他不良現(xiàn)象，利用傳統(tǒng)的檢測手段就不能做到及時監(jiān)控，并提出預警。當前，智能傳感器被廣泛應用于高層建筑以及其他大規(guī)模的施工建筑，它可以有效地感知內(nèi)部結構的微妙變化，在很大程度上為施工建設提供了保障。當前高科技手段不斷發(fā)展，在這種背景下，智能傳感器得以問世，并被廣泛地應用于建筑施工中。通過對建筑結構的改變進行客觀檢測，它能夠及時地采取措施，做出適當調(diào)整，提高建筑施工的安全性。鑒于該技術的優(yōu)良特征，它被廣泛地應用到社會各個領域，智能大廈就是在利用該項技術的基礎上發(fā)展起來的。建筑應用的研究重點就是智能震動控制方法。

2　智能材料的工程運用分析

不同的智能材料功能各異，在此基礎上可以對其進行劃分。一般來說，主要有兩類∶①感知材料；③驅動材料。前者的特點在于能它能夠對各種外部刺激，例如物理和化學刺激進行客觀感知。具體來說，它又可以被劃分為若干種，其中運用比較多的就是記憶合金。而對于后者來說，其主要特點在于能夠在對這些刺激進行適當判斷的基礎上，做出適當反應進行調(diào)整，其中的代表當為電致伸縮材料。

當今科學技術手段先進，光導纖維得到大量應用，各個行業(yè)與領域都能發(fā)現(xiàn)光導纖維的身影。一般來說，在建筑工程中，主要運用了光導纖維的通訊與監(jiān)控作用。將其用于混凝土結構中，可以有效控制混泥土結構的變化。另外，在土木結構中運用光纖傳感器，能夠及時掌握根基損耗元件的具體情況。而近幾年來碳纖維之所以備受追捧，一方面是因為它保留了碳的獨特屬性，另一方面又具備纖維可處理、柔韌性強的優(yōu)良性能。將其置于水泥熔漿中，進行適當調(diào)節(jié)，水泥熔漿便會發(fā)生回應力敏感變化。這時候，如果發(fā)生損害或破裂的現(xiàn)象，光纖傳感器便會及時監(jiān)控到這些變化，繼而發(fā)出警報。另外，在土木建設中，碳纖材料也有著自身的獨特優(yōu)勢。因為碳纖有著良好的診斷能力，所以在橋墩和水壩的建設中都有該材料的應用。就橋梁來說，它的自身強度越大，載荷承受能力也就越大，反之亦然，二者呈正相關。對橋梁的養(yǎng)護往往需要依托于檢測的實際結果，智能檢測器能夠客觀地檢測出橋梁承受重量的最大值，在很大程度上節(jié)省了養(yǎng)護開支，避免了資源浪費。具體來看，需要將光敏管、發(fā)光管以及光纖檢測器分別置于橋梁的不同位置。隨著承受重量的變化，發(fā)光管與光敏管會發(fā)生相應變化，同時光纖傳感器會及時接收到光敏管和發(fā)光管的變化情況。這樣，利用有關的公式加以計算，就能夠把握受測橋梁能夠承受重量的實際能力。

3　結語

當前，在土木建設領域，智能材料應用范圍愈加廣泛，受到很大重視。與此同時，在其他的相關行業(yè)與領域，例如材料學與計算機學也都能發(fā)現(xiàn)智能材料的存在。繼天然材料、人工設計材料和合成高分子材料，智能材料已成為當前的第四代新型材料，它的問世改變了傳統(tǒng)，掀起了材料領域的一場革命。智能材料在土木工程中的應用必將為土木工程帶來深遠影響。因此，當務之急就是對該材料的具體性能進行不斷地探究與分析，突破現(xiàn)狀，獲得發(fā)展。與此同時，大力吸收與借鑒發(fā)達國家智能材料的優(yōu)秀經(jīng)驗，深化應用層次，擴寬應用領域，組織獨立的科研單位對其進行全面系統(tǒng)的研究與探索。

[1]閻平.智能材料在土木工程中的應用[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2011（07）.

[2]張亞東.智能材料在土木工程中的應用研究[J].科技資訊，2011（10）.

[3]黃浦時.關于智能材料在土木工程建設中的研究[J].數(shù)字化用戶，2013（11）.

TU59

A

1673-0038（2015）11-0042-01

∶2015-2-25

∶陳慶豐（1989-），男，漢族，湖南岳陽人，本科。