学文网智能混凝土例1
混凝土作为最主要的、用量最大的建筑材料，它以其低廉的成本，广泛的原材料来源，易成形，抗压强度高，耐腐蚀性好等优点成为建筑材料的首选。混凝土自诞生以来，经历了从普通的结构材料到复合材料然后到功能材料发展过程，已逐步向高强、多功能、高性能和智能化发展，而最新的发展趋势是向结构——智能一体化发展。论文大全。而智能混凝土则是这一趋势的综合体现。
混凝土的生产能耗高，污染严重，这么多年过去了，沙子和碎石的消耗很大，如此下去沙石的供应将很快枯竭。所以为了提高沙石的利用效益和混凝土的可持续发展，我们应该致力于对混凝土性能提高的研究，而智能化的混凝土则能达到这个目的。智能混凝土研究才刚刚起步，智能混凝土还有巨大的发展空间。
智能混凝土经过一定时间的发展，已有很多的种类，总的来说可简单分为：自修复混凝土、自调节混凝土和自感应混凝土。下面对这几种智能混凝土进行简单分析：
自修复混凝土是模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理，采用粘结材料和基材相复合的方法，对材料损伤破坏具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。论文大全。日本学者曾在实验中模仿骨组织结构，将内含粘接剂的空心胶囊掺入混凝土材料中，一旦混凝土材料在外力作用下发生开裂，空心胶囊就会破裂而释放粘结剂，粘结剂流向开裂处，使之重新粘结起来，起到愈伤的效果，这样混凝土就有了自修复的能力了。而混凝土结构在使用过程中出现裂缝是不可避免的，比如说混凝土在制造成型过程中的干缩裂缝，在承载过程中的拉伸裂缝等等。而混凝土裂缝的产生，不仅使强度降低，而且会严重影响混凝土的耐久性能和使用寿命。例如空气中的酸雨和极易通过裂缝侵入混凝土内部，腐蚀混凝土内的钢筋。可对于混凝土内部的裂缝，要想检查和维修都很困难，所以自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。自修复混凝土通过在混凝土传统组分中复合含修复胶剂的纤维管，在混凝土结构内部形成与骨组织中相类似的修复网络，在外力作用下一旦混凝土开裂，修复纤维破裂，修复胶剂流出、深人裂缝并硬结，恢复甚至提高开裂部分的强度，增强延性弯曲的能力，从而提高整个结构的性能。
混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料。例如在室内环境湿度自动调节中，日本学者就利用关键组分是沸石粉的混凝土完成对室内环境湿度的探测，并根据需求调节室内湿度，其中沸石粉就是具有驱动功能的组件材料。又如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾尝试在混凝土中复合电粘性流体（***A）作驱动组件材料来研制自调节混凝土材料。实际上我们经常是在混凝土中埋入形状记忆合金(ER)，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载干扰下，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
自感应混凝土又可被称为自诊断混凝土，可分为压敏自感应混凝土性和温敏性自感应混凝土等。混凝土材料本身并不具备自感应功能，但在混凝土基材中复合部分导电相可使混凝土具备本征自感应功能。目前常用的导电组分可分三类：聚合物类、碳类和金属类，其中最常用的是碳类和金属类，例如碳纤维智能混凝土和光纤传感智能混凝土。1989年美国的D.D.L.Chung等首先发现将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入混凝土材料中，可以使材料具有自感知内部应力、应变和损伤程度的功能。而且这种复合材料可以敏感有效地监测拉、弯、压等工况及静态和动态荷载作用下材料的内部情况。此后自感应混凝土获得了一定的发展，例如在公路应用中，自感应混凝土能将各种数据传至监测站，然后工作人员利用抗阻与载重之间的关系就能确定公路上汽车的重量、位置和速度，为交通管理智能化打下基础。
以上都只是单一的诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土，只能称之为机敏混凝土。而单一的功能并不能充分发挥智能混凝土的智能作用，我们就应该将两种或两种以上的功能集于一身然后根据实际需要实现混凝土的真正智能化，对于现今及以后智能混凝土的发展，我们最重要的是要实现结构——智能一体化，同时为了使智能混凝土获得更好更广泛的应用，应该让智能混凝土集成化、产业化、小型化、价格低廉化和原材料来源广泛化，另外应该充分利用工业废料，变废为宝，同时降低智能混凝土的造价。还有就是要开发更好的智能控制材料，找到功能更强大的材料和更好的制造工艺。但我们在开发智能混凝土工程中也应注意开发的针对性、实践的可行性和设计思考的综合性。
同时我们也不能只局限于智能混凝土内部的研究和发展，我们可以将眼光放远，将智能混凝土与其他建筑材料综合考虑综合运用。论文大全。比如说采用钢渣成功配制出一种新型的导电混凝土，不仅具有较好的导电性，并且具有较佳的力学性能，同样我们可以将钢渣加入智能混凝土中，提高智能混凝土的导电性能和智能传感性能，然后运用于结构防冻当中，将会带来巨大的效益。
参考文献：
[1]赵巍 智能材料及其在混凝土中的应用科技信息 2009 (25)
[2]姚忠伟 智能混凝土的研究及其发展 新型建筑材料 2005(2)
[3]匡亚川、欧进萍 功能材料2007，38(11)
[4]杨 晶 智能混凝土研穷发展 新型建筑材料 2009(10)
[5]李 惠、欧进萍、LIHui.OU Jin-ping 智能混凝土与结构 工程力学2007,24(z2)
智能混凝土例2
随着现代材料的不断进步，作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用。疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生，延长结构的使用寿命，必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行修复。现有的无损检测，如声波检测X射线及C扫描等，只能定性检测，而不能定量、数据化处理，更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难，甚至是不可能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固，而对损伤的原结构进行维修比较困难，尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代向智能化的发展，这种停留在被动和计划模式的检测与修复方式已不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求。因此，研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一功能（智能）一体化的发展趋势[1]
1智能混凝土的定义和发展历史
智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时。灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不可，以的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
1.1损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。
1.1.1碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的***监测[2].在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为管理的智能化提供材料基础。
碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（温阻性）及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。
1.1.2光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土[3]，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、***无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为BeddingtonTail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
1.2自调节智能混凝土
自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（***A）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（***E），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
电流变体（ER）是一种可通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下，电流变体可于0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。
有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制的自动调节环境温度的混凝土材料自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。这种混凝土材料带来自动调节环境湿度功能的关键组分是沸石粉。其机理为：沸石中的硅酸钙含有（3－9）X10－10m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。
1.3自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。在日本，以东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。美国伊利诺伊斯大学的CarolynDry在1994年采用类似的方法，将在空心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基础上CarolynDry还根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试制备仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加人多孔的编织纤维网。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，如果发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。
2智能混凝规究现状和应注意的
前面所述的自诊断、自调节和自修复混凝土是智能混凝土的初级阶段，它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式。因此有人也称之为机敏混凝土。然而这种功能单一的混凝土并不能发挥智能混凝土作用，人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。智能组装混凝土材料是将具有自感应、自凋节和自修复组件材料等与混凝土基材复合并按照结构的需要进行排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。
智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解决上述一系列问题将对智能混凝土今后的产生深远的。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：
（1）开发应有针对性。所谓针对性就是要针对混凝土性能发生恶化和结构发生破坏等现象，考虑不同的智能方法，如针对这些现象，设想开发出一种能应对所有这些情况的手段是很困难的，因此，缩小智能化范围，以某种功能为对象，从而开发出相对最适应的方法是必要的。
（2）实施中应具有可行性。浇注混凝土多在施工现场进行，因而作为智能混凝土的施工方法，对其技术与工艺要求不能过高。应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性，要有利于安全使用，不挥发任何有刺激的气味和其它有害物质，并能大量应用而且成本较低。
智能混凝土例3
【 abstract 】 : intelligent concrete as a kind of new type building material, is the modern building materials and modern science and technology of the organic combination of product, it makes the traditional concrete ushered in a technical innovation. This paper introduces the development of intelligent concrete history and status, and points out the application process of the common problems and prospects the development trend of intelligent concrete and application in the future.
【 keywords 】 : intelligent concrete; Research and development; application
中***分类号：TU522.3+1 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着我国建筑水平的不断提高，建筑材料的制造技术也在不断进步，以混凝土制造为例，目前已经出现了高性能、高强度、多功能化甚至是智能混凝土，极大地推动了建筑技术的发展，然而也对混凝土的检测与修复方式提出了新的要求，传统的被动与计划模式已经不能满足现代化建筑对混凝土材料的要求。因此，为适应当前建筑行业结构与功能（智能）一体化的发展趋势，开发研究能够主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自恢复的智能混凝土是非常有必要的。
二、智能混凝土的历史简介
智能材料是近年来重点研究的一种材料，其定义为能感知环境条件并作出相应反应的材料。它模拟生命系统，具备感知和激励双重功能，当受到外界环境刺激时，它能够及时进行感知，就像生命系统一样，并作出相应回应，如自我诊断、自我调节修复，此外，还能够预测自己的使用寿命。智能混凝土以混凝土作为基础，并在其上复合智能组分，从而使其成为一种智能材料，这样混凝土就成为了具备自我感知、自我诊断、自我调节修复功能的多功能材料。智能混凝土能够自我检测预报混凝土内部的损伤，并根据检测结果进行自我修复，防止混凝土内部的损伤发展成为脆性破坏，这就提高了混凝土的使用寿命，也增加了混凝土的使用安全性，可见，推广使用具备特殊功能的智能混凝土，是建筑业发展的潜在要求。近年来，随着一些列智能混凝土的出现，如温度自调节混凝土、损伤自诊断混凝土、仿生自愈合混凝土等，为智能混凝土的进一步推广使用打下了坚实基础。
2.1自调节智能混凝土
随着近年来地震、台风等自然灾害的频发，人们希望研究出一种能够有效抵抗这些自然灾害的混凝土材料，具体来说，就是希望混凝土在提供正常负荷时，还能够调节承载能力和减缓结构振动，然而混凝土属于惰性材料，本身并不具备这些功能，但是如果复合具有驱动功能的组合材料，则可以实现自调节功能。目前比较常用的方法是在混凝土里面加入形状记忆合金（***A）和电流变体（ER），形状记忆合金具有形状记忆效应（***E），简称记忆合金，对温度变化很敏感，它可以在加热升温后完全消除其在较低温度下发生的变形，恢复到其原来形态。混凝土中埋入形状记忆合金后，当有外界异常荷载作用时，形状记忆合金会发生相应的形状变化，从而引起混凝土内部的应力重新进行分布，产生一定预应力，使自身承载力增加。
博物馆、展览馆、美术馆等建筑对室内湿度的变化比较敏感。因此，这些地方需要严格控制湿度，传统的做法就是在室内安装大量的湿度传感器及其控制系统，既增加了布线的难度，也增加了成本维修费用。针对这个问题，日本研究人员研制出了一种可以自动调节环境湿度的智能混凝土材料，他们将沸石粉加入到混凝土里面，从而使得混凝土具备自动探测调节环境湿度的功能。其作用机理如下：沸石粉中含有大量孔隙为（3－9）X10-10 m的硅酸钙，可以选择性地吸附空气中的水分、N0x和S0x气体。根据实际应用需要，可以有选择性的在混凝土中加入相应种类的沸石。沸石混凝土特点如下：优先吸附水分；水蒸汽压力低的地方，吸湿能力更强；温度下降时，倾向于吸收湿度，而温度上升时，倾向于释放湿度。
2.2损伤自诊断混凝土
温敏性和压敏性是自诊断混凝土具备的两大功能，也就是说，该种智能混凝土自身能够感应外界温度和压力的变化，普通混凝土是不具备这两种功能的，以普通混凝土作为基材，加入特殊材料即可以成为损伤自诊断混凝土，这类材料如下：碳类、聚合物类、金属类、光纤。当前应用比较广泛的有光纤传感智能混凝土和碳纤维智能混凝土。
2.3自修复智能混凝土
混凝土施工时，经常会产生裂缝，使得混凝土强度下降，且空气中的各种腐蚀性气体如CO2、N0x、S0x会沿着裂缝进入到混凝土内部，腐蚀混凝土内的钢筋，加速混凝土的碳化，破坏混凝土结构，因此，及时检查和维修裂缝是很有必要的，然而对于用于危险品处理的混凝土设施和作为地下结构物的混凝土结构，难度很大。针对这个问题，研究人员开发了自修复混凝土，较好地解决了这个问题。自修复混凝土能够模仿生物组织的自修复功能，它能够像生物组织一样分泌一种特殊物质，自动修复混凝土受创部位。自修复混凝土以普通混凝土作为基材，加入特性组分，从而在内部形成智能型仿生自愈合神经系统，能够像生物组织一样，在出现损伤后，自动感知修复，恢复原样。常用的方法是将粘性材料加入到混凝土基材中，这样出现破损后，混凝土能够自动进行修复，不会影响材料的使用性能。
三、智能混凝土的应用现状
以上介绍的三种混凝土只是智能混凝土的初级应用形态，也叫机敏混凝土，它们是单一的智能混凝土，只具备某一种特殊功能，由于功能单一，实际应用时难以满足使用要求。为了全面发挥智能混凝土的优势，研究人员致力于开发研究具备两种以上特殊功能的智能组装混凝土。也就是说，以混凝土作为基材，根据实际需要有选择性地加入具备自调节、自感应、自修复功能的材料，并进行有序排列，从而使得混凝土能够同时具备两种以上的特殊功能，全面体现智能混凝土的优势。
智能混凝土作为一种新型功能材料，应用前景十分广泛，由于研究历史不长，其应用过程中仍然存在一系列亟待解决的问题。例如光纤混凝土最佳的光纤传感阵列排布方式，碳纤维混凝土的电极布置方式、电阻率稳定性以及耐久性，自愈合混凝土修复粘接剂的选用。以上问题如果能够很好地解决，则会对智能混凝土的推广应用产生深远影响，有鉴于此，特提出以下建议：
(1)有针对性地进行研发。研究人员应该事先调研混凝土性能和结构恶化破坏的成因、类别，然后有针对性地提出智能方法，彻底解决这些问题会比较困难，但是可以针对某一些最突出的问题，研发相适应的智能混凝土，这样，虽然智能混凝土智能化范围缩小了，但是仍然较好地解决了问题。
(2)提高智能混凝土应用可行性。混凝土的浇筑多在施工现场进行，智能混凝土投入现场使用后，要考虑到相应施工条件，为此其工艺技术要求不能偏高，最好是在原有工艺的基础上进行适当的修改，这样智能混凝土的施工工艺也不会过于复杂。此外，材料的选用应考虑使用的安全性，不能选用含有有害物质或者有刺激性气味的材料。
(3)研发应具有综合性。智能混凝土很难全面彻底解决混凝土出现的质量问题，一般混凝土中复合了某种特殊材料后，能够改善或者控制某种质量问题，但是也可能会因为新材料的加入而影响强度和耐久性等性能。因此，研发时，研究人员应该全面考虑这些问题，进行综合性权衡分析。
四．结语
智能混凝土作为新型建筑材料，为智能化建筑的发展提供了契机，随着智能混凝土技术的不断完善，混凝土材料的应用也必将更加广泛。
参考文献：
【1】刘光焰;秦荣;王晓峰，智能混凝土板的研究与应用，混凝土，2008-07
智能混凝土例4
Abstract: intelligent concrete is modern building materials and modern science and technology product of combining the traditional concrete materials is the advanced stage of development. Damage diagnosis concrete, concrete, the bionic self adjust temperature from healing for intelligent concrete concrete research to lay a solid foundation.
Keywords: intelligence, concrete, research and development, and application
中***分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
随着现代材料科学的不断进步，作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一智能一体化的发展趋势。近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现，为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
一、智能混凝土的种类
1．损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。
1.1碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和四周环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
1.2光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲惫等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。
2．自调节智能混凝土
自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等自然灾难期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：外形记忆合金和电流变体等。外形记忆合金具有外形记忆效应，若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入外形记忆合金，利用外形记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应外形的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金外形的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
3．自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土就是模拟生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模拟动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，假如发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。
二、智能混凝土的应用
智能建筑材料智能材料是指模拟生命系统，能感知环境变化，并及时改变自身的性能参数，作出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。智能材料在建筑中的应用广泛，结构型智能建筑材料可对建筑结构的性能进行预先的检测和预告，不仅大大减少结构维护费用，更重要的是可避免由于结构破坏而造成的严重危害。而本文讨论的功能型智能建筑材料，则主要体现出在节能环保、绿色生态等智能化建筑元素中的作用。以建筑中的功能元素之一湿度调节为例，若使用当前的智能建筑技术，需要通过HVAC（Heating，Ventilating，andAirConditioning）系统实现，能耗很大。而一些建筑材料本身具有调节湿度的功能，可以充分加以利用。传统材料如木材的平衡含水率、石膏的“呼吸”作用，二者都可随空气湿度的变化吸收或放出水分。新开发的某些智能材料其调湿作用更加明显，如下文讨论的调湿混凝土、相转变材料等。
混凝土除水泥、水、砂、石及化学外加剂外的添加第六组分，不仅可以改善混凝土的使用性能，一些非常的功能型智能型添加物以及一些特种混凝土，可提供非常的绿色节能生态功能。1）电磁屏蔽混凝土通过掺入金属粉末导电纤维等低电阻导体材料，在提高混凝土结构性能的同时，能够屏蔽和吸收电磁波，降低电磁辐射污染，提高室内电视影像和通讯质量。2）调湿混凝土通过添加要害组分纳米天然沸石粉制成，可探测室内环境温度，并根据需要进行调控，满足人的居住或美术馆等建筑对湿度的控制要求，相比较于传统的利用温度湿度传感器控制器和复杂布线系统，使用和维护成本低。3）透水混凝土具备良好的透水透气性，可增加地表透水、透气面积，调节环境温度、湿度，减少城市热岛效应，维持地下水位和植物生长。4）生物相容型混凝土利用混凝土良好的透水透气性，提供植物生长所需营养。陆地上可种植小草，形成植被混凝土，用于河川护堤的绿化美化；淡水海水中可栖息浮游动物和植物，形成淡水生物、海洋生物相容型混凝土，调节生态平衡。5）抗菌混凝土在传统混凝土中加入纳米抗菌防霉组分，使混凝土具有抑制霉菌生长和灭菌效果，6）净水生态混凝土将高活性净水组分与多孔混凝土复合，提高吸附能力，使混凝土具有净化水质功能和适应生物生息场所及 自然 景观效果，用于淡水资源净化和海水净化。7）净化空气混凝土在砂浆和混凝土中添加纳米二氧化钛等光催化剂，制成光催化混凝土，分解去除空气中的二氧化硫、氮氧化物等对人体有害的污染气体。另外还有物理吸附、化学吸附、离子交换和稀土激活等空气净化形式，可起到有效净化甲醛、苯等室内有毒挥发物，减少二氧化碳浓度等作用。8）再生混凝土将废弃混凝土经过处理，部分或全部代替天然骨料而配制的新混凝土，减少城市垃圾，节约资源。9）温度自监控混凝土通过掺入适量的短切碳纤维到水泥基材料中，使混凝土产生热电效应，实现对建筑物内部和周围环境温度变化的实时测量。此外尚存在通过水泥基复合材料的热电效应利用太阳能和室内外温差为建筑物提供电能的可能性。10）绿色高性能混凝土在混凝土的生产使用过程中，除了获得高技术性能外，还综合体现出节约能源资源，不破坏环境的宗旨。在概念上，绿色混凝土重点在于对环境无害，而生态混凝土强调的是直接有益于环境。11）绿色生态水泥在水泥的生产过程中，通过改进生产工艺、更新设备、充分使用 工业 废料等手段，体现出节能、利废、保护环境的宗旨。
三、结束语
智能混凝土是智能化时代的产物，现代建筑向智能化发展的背景下，对传统的建筑材料的研究、制造、缺陷预防和修复等都提出了强烈的挑战。智能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术，为传统建材的未来发展注入了新的内容和活力，也提供了全新的机遇。其发展必将使混凝土材料的应用具有更广阔的前景和产生巨大的社会经济效益。
参考文献：
朱效荣.智能化混凝土性能测试仪的研究 .2005 混凝土
智能混凝土例5
随着现代材料科学的不断进步，作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用。疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生，延长结构的使用寿命，必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行修复。现有的无损检测方法，如声波检测X射线及C扫描等，只能定性检测，而不能定量、数据化处理，更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难，甚至是不可能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固，而对损伤的原结构进行维修比较困难，尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代社会向智能化的发展，这种停留在被动和计划模式的检测与修复方式已不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求。因此，研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一功能（智能）一体化的发展趋势[1]
1 智能混凝土的定义和发展历史
智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时。灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不可，以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
1.1 损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。
1.1.1 碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的***监测[2]。在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基础。
碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（温阻性）及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于工业防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。
1.1.2 光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土[3]，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、***无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
1.2 自调节智能混凝土
自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等自然灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（***A）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（***E），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
电流变体（ER）是一种可通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下，电流变体可于0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。
有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制的自动调节环境温度的混凝土材料自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。这种混凝土材料带来自动调节环境湿度功能的关键组分是沸石粉。其机理为：沸石中的硅酸钙含有（3－9）X10－10m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和 S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际应用需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。
1.3 自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。在日本，以东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。美国伊利诺伊斯大学的Carolyn Dry在1994年采用类似的方法，将在空心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基础上Carolyn Dry还根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试制备仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加人多孔的编织纤维网。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，如果发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。
2 智能混凝规究现状和应注意的问题
前面所述的自诊断、自调节和自修复混凝土是智能混凝土研究的初级阶段，它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式。因此有人也称之为机敏混凝土。然而这种功能单一的混凝土并不能发挥智能混凝土作用，目前人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。智能组装混凝土材料是将具有自感应、自凋节和自修复组件材料等与混凝土基材复合并按照结构的需要进行排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。
智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解决上述一系列问题将对智能混凝土今后的发展产生深远的影响。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：
（1）开发应有针对性。所谓针对性就是要针对混凝土性能发生恶化和结构发生破坏等现象，考虑不同的智能方法，如针对这些现象，设想开发出一种能应对所有这些情况的手段是很困难的，因此，缩小智能化范围，以某种功能为对象，从而开发出相对最适应的方法是必要的。
（2）实施中应具有可行性。浇注混凝土多在施工现场进行，因而作为智能混凝土的施工方法，对其技术与工艺要求不能过高。应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性，要有利于安全使用，不挥发任何有刺激的气味和其它有害物质，并能大量应用而且成本较低。
智能混凝土例6
中***分类号：TV331文献标识码： A
引言
生物界经过亿万年的进化，已经形成了非常合理的生命结构，其各种优异的特性等优点令人叹为观止。如骨骼之间的连接既能满足人体所需的受力要求，又能满足灵活地运动要求。再如骨折后体液流入骨折后的缝隙之中能够起到保护破裂面和促使破裂面愈合的作用。这些例子均是来源于人或动物自身。而自然界本身也存在许多可以让我们借鉴的例子，如蜂巢和蜘蛛网等都具备相当合理的力学结构,见***1-***2。这样的例子不胜枚举，也赋予了我们在新事物研究中的新思路---即：在建筑物到智能建筑的历程上沿用由机器到机器人的思路。
***1 仿生学在工业实践中的运用（一） ***2 仿生学在工程实践中的运用（二）
1 智能混凝土的概念
对智能混凝土的研究源于上世纪90年代，是建筑物智能化时代的要求。所谓智能混凝土即是具有自诊断、自调节或自修复等特定功能的一种新型混凝土。近年来的研究思路还主要围绕在自诊断、自调节这个环节上，也有了较为可观的研究成果如：1989年，美国的D.D.L.Chung发现将一定形状尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，有可以使混凝土材料具自感知内部应力、应变和损伤程度的功能。日本学者发现采用加入天然沸石的方法制成的调湿性混凝土具有以下特点：其可通过温度变化自行进行吸、放湿活动，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。通过大量的研究，该材料已应用于实际的工程当中。如日本月黑雅叙园美术馆、东京摄影美术馆以及成天山书法美术馆等。
对于自调节，尤其是自修复上还存在较大的问题，主要问题是一直没有一个解决思路或方向，而仿生学的引入为此提供了较为明确的思路，即以物拟人的思路。
2 仿生学在智能混凝土中的运用和发展
2.1 仿生学在智能混凝土中的运用
在现实生活当中，人的皮肤划破后，经过一段时间能够自然愈合；骨头折断后，若对接的好也可以很好地恢复。这些现象启发了混凝土仿生科学工作者研制自修复混凝土。自修复混凝土就是在混凝土中掺人某些特殊的成分，如日本研发的内含粘结剂的空心胶囊和美国研制的空心玻璃纤维或液芯光纤，通过这些内掺成分模仿人体组织分泌的可以使得伤口愈合的物质以使混凝土材料在受到损伤时在一定的程度内自动愈合。
美国和日本学者分别在内置玻璃纤维管和空心胶囊内加入化学粘结剂，当裂缝出现时，玻璃纤维管和空心胶囊随之破碎，随之其内部的化学粘结剂沿裂缝流出遇到空气立刻凝结。这样不仅可以起到一定的粘和作用，减缓或停止裂缝的发展，还可以保护内部钢筋，避免钢筋锈蚀，消除后期隐患，如***3所示：
***3 裂缝自修复混凝土工作原理
我国的学者近年来也在自愈合混凝土的研究中获得了一定的成果，如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾将注入聚氨酯的空心玻璃管埋入40mm×40mm×160 mm 的水泥砂浆试件，并对构件进行三点弯曲试验，通过加载使试块产生微裂缝，导致修复纤维断裂，释放出的修复剂渗入基体内。再将试件再放回养护室中继续养护，直至修复剂固化。最后再次进行三点弯曲试验并对试件破坏过程进行检测。检测发现，增大加载后，修复部位并未开裂，裂缝出现在其他部位。这很有力地说明了不仅开裂的混凝土构件可以很好地自修复，而且自修复后的强度和韧性还略有提高。见***4所示。除了上述结果外，还有学者在混凝土外面设计一层树脂保护层，模拟动物的皮肤并使其具备相似的功能。
***4 同济大学三点弯曲试验
2.2 仿生学在智能混凝土结构中的发展
出于实用性的需要，仿生智能的研究不能仅仅限制于在混凝土中的应用，事实上其在桥梁和建筑的其他方面的研究也已经开展了好多年，并基本形成体系，如***5所示：
***5 仿生智能混凝土系统
1 )主动自防护系统
模仿高级生命体身体的皮肤系统与免***系统, 把结构物置于一个相对稳定、具备自主免***、基本封闭的健康环境中, 提高结构的寿命。（如在桥梁结构表面涂环氧树脂***层，形成桥梁的“皮肤系统”，以抵抗外界侵蚀性介质的入侵。）
2 )自动修复系统
模仿生命体内分泌系统，在肌体破损时能自修复现象，实现混凝土结构出现细小裂缝时自动修复的功能。（如内置含有胶结剂的胶囊或纤维管的自修复混凝土，当出现裂缝时胶囊或纤维管破裂，“分泌物”胶结剂流出并对裂缝进行填充修补。）
3 ) 神经系统
如前面所提及的损伤自诊断混凝土就是利用结构变形引起的碳纤维的变形对其导电性的影响来监测混凝土的损伤问题。这其中，碳纤维就充当了神经系统的角色，使得结构具有自我感知能力。
4 ) 处理和控制系统
实现部分高级生命体的大脑功能。这个课题是仿生智能混凝土研究中的较为高层次的一个研究方向。其主要致力于使混凝土结构或桥梁结构能够在出现问题的同时或在问题出现之前，能够自行处理即将出现或已出现的问题。这个方面实际已有相应的运用，如在有限制的桥梁前的某一路段的公路下方埋置相应设备，其可自行识别超载或超高危险车辆，通过LED显示器等设备发出警告或其他措施；在结构物较重要部位安装相应设备，一旦出现超限的危险，立马可以发出警报或采取措施的设备。这就如同我们的大脑指挥我们在危险时刻避险是一样的。
3 对未来仿生智能混凝土发展趋势的展望
对未来智能混凝土的研究应更加注重其“仿生”性。如在生命系统中，自愈合过程是通过物质补给和能量补给激发生长活性因子，促使其发挥作用来实现的。据此可以设计使掺人混凝土中的修复剂本身并不具有粘结基材的功能，但当与另外的物质（可以当作是生长活性因子）相遇时可反应生成具有粘接功能的物质，实现损伤部位的自动修复。Carolyn Dry曾在他的实验中，采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加入多孔编织纤维网，在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出引发剂（当作是生长活性因子），引发剂与单聚物发生聚合反应生成高聚物，其在多孔纤维网的表面形成了大量有机及无机物质并互相穿插粘结形成了与动物骨骼结构相类似的复合材料。具有优异的强度和延展性、柔韧性等性能。在混凝土材料使用过程中，如果发生损伤，多孔纤维就会释放高聚物，自动愈合损伤。
智能混凝土是智能化时代的产物, 它在对重大土木设施的应变监测、无损评估、修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力, 对确保建筑物的安全和长期的耐久性都极具重要性。智能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术, 为传统建材注入了新的活力, 也提供了全新的发展思路。
参考文献
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[6] 张雄,习志臻,王胜先.仿生自愈合水泥砂浆的研究进展[J].混凝土,2001，3(137):10-13.
第一作者个人简介
姓名：赵成功
出生年：1985年5月
性别：男
籍贯：陕西西安
智能混凝土例7
前言
核能发电虽然已使用了约60年,但只在某些国家才得到了足够的重视。核能发电会产生大量含有放射性物质的乏燃料，这些放射性核燃料通过自然衰变释放出大量热能，可能导致普通水泥混凝土容器受高温作用（最高达1000℃以上）而严重破裂和泄漏，从而造成重大安全事故。因此，研制出一种耐热混凝土来存放此核燃料是非常有必要的。
但是，仅仅是耐热还不能够满足要求。为了防止重大工程结构发生突然破坏，除了耐热，该混凝土最好要有智能的特点，其智能体现在利用表面粘贴的或植入的压电片产生兰姆波，并采集反射波，据此判定结构的损伤程度。
据上分析，在高达1000℃以上高温环境的作用下，普通混凝土会在无预警或预报条件下发生解体破坏，很容易导致核安全事故的发生。因此，研究一种具有智能自感知特性、可长期耐高温的新型混凝土材料是非常有必要的。
1、研究意义
人们早已意识到不可再生资源总有一天会日渐耗竭，随着紧缺的石油资源问题日益突出，国际油价持续攀升，各国对能源资源安全关注程度也随之普遍上升。维护国家能源安全是当今世界各国面临的重大课题，无论是发达国家，还是发展中国家都将保障能源安全作为国家能源战略的首要目标。因此，能源安全是当前世界各国面临的重大课题，而和平利用核能发电是缓和能源危机的一种经济有效的措施，在许多国家已得到大力发展和重视。从全球范围来看，目前世界电力供应的13%～15％来自核电。世界上的主要消费能源大国对核能的依赖程度更高。各国核电占本国总电力的比例分别为：法国77%、韩国38%、德国32%、日本30%、美国20%、英国20%、俄罗斯16%。相比而言，中国核电在电力结构中比重小很多，据网上资料报道，截止2011年3月，中国共有13台投入运行，装机容量仅占全国电力装机总容量的1.8%左右。根据我国《核电中长期发展规划》，到2020年，我国核电运行装机容量争取达到4000万千瓦；到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占电力总装机容量的10%）。2011年日本福岛核电站事故的发生，引发全球对核能安全的高度关切，在欧洲掀起反核热浪，德国、法国、意大利等国爆发反核示威游行。多个国家核电发展计划紧急刹车，德国宣布关闭七座1980年以前投入运营的核电站，并暂停延长核电站运营期限计划，瑞士、韩国、印度和中国等都决定重审本国的核电发展计划。但是美、法、英等国都已相继明确表态，不会因为核事故的发生而放弃发展核能。根据联合国环境规划署的《2010全球可持续能源投资趋势》：2009年可再生能源发电约占全球发电总量18%，其中水电占了15%，风能、太阳能、生物质能等发电量加起来仅占全球总发电量的3%。在中国，2009年煤电占电力总装机容量的75%，水电装机约占22.5%，风电、太阳能、生物质能等发电所占比例不足1%。各种可再生能源的发展都有局限性，尚无法在电力结构中替代核能的地位。因此，核能发电仍是未来世界新能源发展的重要方向之一。
但是，核能在发电的同时，会伴随产生大量的核废料或乏燃料。这些核废料是强放射性物质，会严重危害人类的生存和健康。据报道，一座100万千瓦的核电站一年能产生几十吨放射性废料，这些核废料加工处理后将产生4立方米高辐射核废料、20立方米中辐射核废料、140立方米低辐射核废料和200立方米非辐射核废料。按照国家能源局规划，2020年我国核电总装机容量将超过5000万千瓦（新浪），每年产生的核乏燃料将达3000余吨。
2、国内外研究现状
（1）新型耐高温混凝土材料
智能混凝土例8
Abstract: the intelligent material used in carbon fiber as the bridge structure, the application of carbon fiber concrete electric heating, electricity-force-effect, to improve the bearing capacity of the bridge and deformation capacity, open up the carbon fiber concrete application field, and for the bridge structure control and puts forward a new method of intelligent bridge, and for the new bridge development and strengthening old bridge is expanding a new road.
Keywords: carbon fiber concrete; Intelligent bridge; Improve the bearing capacity
中***分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1.引言
近年来国内外的桥梁研究者们都在努力探索新的具有自诊断和自修复的智能桥梁结构。健康监测系统等一系列的桥梁结构智能控制系统已成为近年研究的焦点，并已经取得了一些成就，光纤光栅传感技术以及一些引入复合材料后具有机敏性的智能混凝土的应用与研究，为人类桥梁史的发展开辟了新的途径。
智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分,使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性，可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应、自修复等多种功能的综合，缺一不可，以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还有一定困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现，为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
本研究以国家自然科学基金项目为资助，以318国道湖北荆州一座急待改建小桥为依托工程，初步探讨碳纤维混凝土智能材料在桥梁结构中的应用，取得了很好的应用效果。
2.实桥改造试验方案
观音垱桥是318国道上的一座小桥，该桥为(1×6.80)米钢筋混凝土板桥，桥面总宽为14.10米，两边各有0.30米宽钢筋混凝土路缘石，净宽为13.50米。设计荷载为：公路Ⅱ级；公路等级：二级公路。由于该桥处于国道上，日交通量大，重载车日益增多，且使用已久，出现了桥面龟裂，主板出现大量裂缝，伸缩缝坏死，支撑梁损坏等病害。故对桥作如下改造、加固措施。
2.1 三片钢桁架。钢桁架用钢δ22，Q235；焊条，E43型；焊缝厚6mm。
各桁架布置标高一致；在桁架入台耳处的桥台内预埋300×300×10mm钢板，下焊4根φ8长100mm钢筋，桁架与预埋钢板焊接。
2.2 三个碳纤维混凝土短柱。短柱：C30混凝土，内掺含体积率1%的短切碳纤维。
短柱上下有两电极，并将电线接上并外引至南侧桥边，电源为110V，短柱两侧粘好测温度的线，并外引至南侧桥边；短柱4侧打磨干净，再涂两遍酚醛树脂；在短柱顶面上现灌托梁。
2.3 一个托梁。托梁：C30混凝土，8Φ16。
托梁构造如下：（1）N3为托架往下凸出部分内的钢筋，每处4Φ16，与N1 ，N2绑扎，并于往下凸出部分50cm，内布4φ8@150箍筋。（2）托梁分两次浇灌，南侧托梁与梁板间预留2 cm间隙，北侧托梁与梁板间预留1cm间隙，第一次浇筑路左幅（南侧）705cm部分；待右边公路行车后再灌右幅（北侧）705cm部分。
2.4 更换梁板及桥面铺装。
装应变片的空心板共5块，布置在3个上和桁架之间，其中桁架上的板装4块应变片，另2块装2块应变片。在安装处先将钢筋打磨光滑，让应变片完全接触钢筋，涂上环氧树脂，贴上应变片，绑上粘胶，然后用纱布一层层裹实，每裹一层涂上一层环氧树脂；每块板的应变线做上记号，并外引至南侧桥边。
3.碳纤维混凝土桥梁智能化方案与试验
3.1 研究了组合结构体系
用桁架与梁组合，使梁跨中弯矩减少40﹪。
3.2 提出了三种智能材料在桥梁结构中的应用方案
（1）梁中CFRP混凝土层桥梁结构
***1-1短切碳纤维混凝土梁
***1-1所示结构在梁的下缘作成CFRP混凝土簿层如2cm，通过电极通电，CFRP混凝土层发热升温，从而梁上下缘产生温差，超静定梁就产生负弯矩和
上拱，这样，梁弯矩和挠度分别下降54﹪和96﹪，但是耗电较大。
（2）桁架梁智能结构
如***1-2所示结构的桁架与梁不直接接触，在桥宽方向布置多片桁架，在各竖杆底端用联系杆将桁架横向联系起来，用托梁（可用钢筋混凝土构件）将各片梁（板）横向托起，CFRP混凝土短柱紧挨桁架竖杆，置于联系杆和托梁之间。短柱通电升温就伸长，这就可智能化地向梁提供向上的力，从而减少梁的弯矩和桡度，效果分别达到73﹪和64﹪。
***1-2. 桁架梁智能结构***1-3. 斜撑梁智能结构
（3）斜撑梁智能结构
如***1-3所示结果，斜撑支在桥台（墩）上，CFRP混凝土短柱置于梁和斜撑之间并紧密接触；CFRP混凝土短柱通电后，短柱伸长给梁顶力，所以梁的弯矩和桡度减少，效果都可超过90﹪甚至达到100﹪。
智能材料在桥梁中控制效果：CFRP层砼桥，弯矩下降54%，挠度下降96%；桁架梁智能桥，弯矩下降73%，挠度下降64%；斜撑梁智能桥，弯矩下降90%以上，挠度下降90%以上。
由此可见优良排序：斜撑梁智能桥、桁架梁智能桥、CFRP混凝土层桥
3.3 CFRP混凝土材料特性试验
通过试验获得CFRP混凝土材料特性，主要为电—热效应、导电性能、时间温度关系、时间变形关系；
智能混凝土例9
一、物联网技术的概述
物联网技术是在互联网发展的应用的基础上，不断延伸扩展形成的网络技术，和互联网技术不同的是，物联网是利用互联网的架构，来实现物与物相连的技术，因此，物联网的核心和基础是互联网。物联网的定义在世界上比较公认的是：利用无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备，利用互联网架构搭建的能够进行定位、跟踪和追溯管理的网络。因此，物联网的技术关键就在于通过无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备获取物品的各种信息，然后利用互联网进行数据交互。
二、工业物联网技术在混凝土智能生产系统中的应用
（一）整体系统的构建
在工业物联网技术的智能生产管理系统的整体架构中，首先要确保将信息化管理全程覆盖
混凝土制品的生产管理和物流管理流程，令公司各级管理人员能实时掌握原材料的MRP采购，生产工序上的在制品状态，成品库中多种类产品的型号、数量、所有者、储位和监管负责人；同时，确保生产管理系统还可以将仓储功能进一步延伸到整个供应链的上下游，使之与物流系统的拣货、出货、配送的数据信息对接，并能够根据库存状况与订单状况实施调整生产计划，使生产信息能配合自动化生产线的作业流程。系统由传感和工控处理两个部分组成，前者以信息采集和智能交互系统组成传感网络部分，并将得到的信息传送至后台信息处理中心，分别发往工控系统和数据库。
（二）各功能分区的组建
1、传感系统与数据库系统的组建
传感系统主要针对原材料库、成品堆场和在制品蒸养、水养加工等生产车间进行产品身份识别、入库登记、生产监控等进行标识感应记录管理，让企业所生产的每一件产品都带上独一无二的身份标识，并将标识记录传输至现场管理平台，使带有身份标识的每一件产品在堆场中的具置能以坐标或二维（三维）模型的方式显示在现场管理平台上。当产品发生位移时，只需要通过简单的现场确认，就可以在软件管控平台上实时显示出来。另外，每一批生产日期相同的产品有一个倒计时仿真显示，当发生物权转移时，平台将发出通知信息，并以醒目的颜色加以区别。同时，成品库存信息将经由现场管控平台软件与公司原有的K3财务管理数据库系统对接，而数据库系统则可将过去的实地盘存制改为永续盘存制，无需在期末重新清点整个堆场中数以十万计的产品，只需根据堆场中产品数量的实时变化来决定客户的订单量和安排生产计划。
2、智能工控调度系统
该系统模块主要针对现场采集的生产信息进行生产步骤和生产节拍上的调整，消除生产瓶颈，使工序间的配合更有效率。同时，现场信息实时采集，汇集中央数据平台进行分析，将分析结果与决策发往各层级管理人员（通常是各车间主任与生产工段段长），再传输到各基层现场工人手中；基层现场工人在手持机中得到清晰而具体的指令，结合现场情况灵活处理，调整工序，从而在极大程度上消除信息孤岛效应带来的不利影响，使生产调动走向一体化。
（三）以产成品库远距信息化管理为范例的完整流程分解
1、标签初始化
初次使用的标签，可在EEPROM中写入针对所有管片都相同的信息项目，如管片工艺、生产厂家信息、物权所有者等；回收再次使用的标签，须将上一轮循环中的信息全部复位重置后，方可输入新的信息。此外，对于相同生产批次与相同型号的产品，可以堆放在同一个区域，将这个区域定义为一个电子货架。在这个电子货架上，另行安置一个电子卷标，通过卷标的ID号与数据库中的信息绑定，并可在标签的EEPROM中写入货架信息。这个操作完成后，信息将不再改变，无论读写器是否连接后台，都能获取货架信息。
2、卷标植入产品
管片生产完毕后，将电子标签固定到管片端头板或混凝土管片内侧，具体要求如下：第一，电子标签带强磁体并粘贴牢固，固定胶带需有防水功能，在某些特定的条件下需要另外使用隔绝材料包裹电子标签（如抗高温的石棉网等）；第二，植入卷标的位置，必须在RFID手持感应器容易读取且不易引起标签信息间相互干扰的范围内，远离金属部件，尽量避免风吹雨淋或日光暴晒。
3、身份录入
将代表管桩或管片信息的卷标录入数据库。这个环节是在管桩或管片已经放在指定的堆场位置、卷标安装到管片上之后，进入管片水养环节之前进行，也可以在安装标签后马上进行。此环节完成后，每个管片在数据库中都有了一个独一无二的名字。读写器选用简易读写器连接计算机进行，基本信息可从EEPROM中读取，或操作计算机批量设置示意***。
4、仓储堆放
此环节在管片水养护完成后，进入仓储时进行。存入数据库的信息除了有管片标签的ID外，还有所在货架的标签ID号。此时每个管片都与电子货架绑定在一起，可通过查询管片标签获知其所在位置。电子货架与管片自身的ID构成了现场管理平台的3D模型结构，便于管理人员直观掌握产品的存放位置与归属权。此过程中读写器选用大天线、长距读写器，以便快捷地对管片标签进行读取。根据现场的情况，选用计算机或嵌入式控制器对读写器进行控制。
总之，工业物联网技术是传统制造业革新的重要方向，拥有非常广阔的应用前景，也是多学科交叉综合应用的前沿领域。特别是在工业化4.0开始起步的今天，物联网技术对于智能生产管理领域的促进作用更加显著。而传统制造业利用工业物联网技术进行改造升级，能在保证现有设备不进行大规模升级、现有工序不进行大范围调整的前提下，显著提升生产经营的效率，同时充分发挥多品种小批量的柔性制造、敏捷制造的优势，更好地应对市场的挑战。
智能混凝土例10
Artificial intelligent method for prediction of temperature field in mass concrete
Fang Ri-xing1Liu Yun-jie2
(1.TangShan CaoFei Dian ShiYe Port Co.,LTD TangShan, 063300;2. Tianjin Port Construction Company, Tianjin 300461)
Abstract: The temperature field of mass concrete is unsteady temperature field is affected by many factors, the heat conduction theory for solving the transient temperature field of tradition is very difficult. Using the BP neural network according to the characteristics of large volume concrete temperature field, a prediction model of L-M algorithm is proposed based on temperature field. The predicted results show that, the model has fast convergence speed, high prediction accuracy.
Keywords: Massive concrete; temperature field; artificial neural network; hydration reaction; LM algorithm
0．引 言
大体积混凝土一次浇筑量大，混凝土体积厚，导热系数比较低，水泥水化产生的热量不能及时散失，使混凝土内部温度逐渐升高，造成较大的温度梯度。如果不采取措施控制混凝土的温度，混凝土就会开裂[1]。如果在施工以前能够成功地对混凝土温度场进行预测，可为设计、施工、采取温控措施、防止混凝土开裂提供依据。这对于提高工程质量有重要意义。
但由于水泥水化过程中，系统的温度、生热率、热流率、热边界条件等随时间都有明显变化。因此，采用传统的热传导理论求解这种瞬态温度场是非常困难的。本文探索性地采用BP 神经网络，从混凝土结构出发，以结构尺寸及边界条件、浇筑温度、环境温度、绝热温升、导温系数作为输入参数，混凝土内部温度最大值和温度梯度最大值作为输出参数，采用LM(Levenberg-Marquardt)优化算法对学习样本进行优化，建立大体积混凝土温度场的预测模型，对温度场进行预测。
1．大体积混凝土温度场构成因素分析
用有限元分析软件ANSYS对某大体积混凝土剪力墙进了瞬态温度场分析，如***1所示。
***1某大体积混凝土墙瞬态温度场分析
通过温度场有限元分析我们可以看出混凝土内部最高温度一般发生在结构物的中心位置。另外，如下五种因素对大体积混凝土温度场有重要影响：
1．1混凝土的浇筑温度
在绝热条件下，混凝土内部的最高温度，是浇筑温度Ti与水泥水化热温升的总和。降低混凝土的浇筑温度，亦就是相应地降低了混凝土内部的最高温度，并减小了结构物的温度梯度。
1．2混凝土的最高绝热温升
混凝土内部温度升高的根本原因是水泥水化放热。混凝土的最高绝热温升可由下式计算[3]：
式中，Tm为混凝土的最大绝热温升（℃）；
Wc为混凝土的水泥用量（kg/m3）；
为水泥的水化热（kJ/kg）；
C为混凝土的比热（kJ/kg•℃）；
为混凝土的容重（kg/m3）。
由于不同混凝土结构的水泥用量、水泥水化热、混凝土容重、比热等不尽相同。本文通过引入混凝土的最高绝热温升Tm作为大体积混凝土温度场预测模型输入参数之一，综合考虑了不同混凝土结构的以上不同因素。
1．3边界条件和结构尺寸[4]
混凝土建筑物中，广泛适用的是第三类边界条件，即假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝土周围介质温度之差成正比，但第三类边界条件在数学上处理比较困难。因此在分析中，对第三类边界条件的处理，采用自真实边界向外延伸一个虚拟厚度，得到一个虚边界，如***2所示，在虚边界上混凝土表面温度等于外界介质温度。
***2 混凝土结构表面虚厚度示意***
如果混凝土的实际厚度为h，则在计算中采用的计算厚度为：
L=h+2d
式中L为混凝土的计算厚度（m）；
h为混凝土的实际厚度（m）；
d为混凝土的虚厚度（m）。而虚厚度d可近似地按λ/β来计算，即
d= K•H＝K•λ/β
式中λ为混凝土的导热系数；β为混凝土模板及保温层的传热系数；K为计算折减系数。β可按下式计算：
式中，为各种保温材料的厚度（m）；为各种保温材料的导热系数(W/m•K)；βq为空气层传热系数。
本文采用计算厚度：L=h+2d，把虚厚度同结构尺寸及保温层导热系数结合起来一并考虑。
1．4环境温度
混凝土内部温度升高的同时要向外部环境散热降温。第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝土周围介质温度之差成正比。因此，环境温度通过影响混凝土表面的热流量来影响混凝土内部温度场。
1．5混凝土导温系数
混凝土的导温系数表示混凝土内部热量扩散特性，或表达混凝土内部温度的变化速率。导温系数h2(m2/h)可由如下公式计算[5]：
h2＝λ/Cγ
式中，λ(KJ/(mh℃))为导热系数；C(KJ/kg℃)为比热；γ(kg/m3)为混凝土容重。
本文通过引入混凝土的导温系数作为大体积混凝土温度场预测模型输入参数之一，把混凝土的导热系数、比热及容重结合起来一并考虑。
2．BP神经网络