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1、土木工程建设中的智能材料研究摘要： 智能材料诞生于21世纪，它的设计灵感来源于生物学，是高新材料研究的重点。随着智能材料在这个领域的应用变广，我们似乎看到了智能材料的发展前景是如此的宽阔。本文对智能材料做了简单的介绍，并写出了智能材料具有的功能特点，经过对材料现状的分析，预测它的应用前景，目的是为了加大智能材料在土木工程中的应用范围。关键词：土木工程 智能材料 探讨最初，建筑的出现是为了保证人类的正常生活，保证人类的安全生存。而我们的祖先在建筑空间是为了遮风挡雨，他们使用的材料都是来自于自然环境中的天然材料。常用的建筑结构都是将构造材料进行提升，为了满足建筑需求，定期的对工程管理进行维护和评价
2、。传统的建筑方法阻碍了建筑业的发展，此时的建筑处于一种被动状态，建筑目标完成后，马上投入使用，这样的建筑完全没有安全性可言，结构是否合理关系着住户的安危，不合理的设计和理念为建筑埋下了安全隐患，掌握不了建筑的整体结构，人们就无法对建筑的危险指数作出预测，很难避免灾难的发生。1智能材料的概念智能材料的雏形出现在20世纪的一次实验当中，为了将光导纤维融入碳纤维形成具有抵抗断裂能力和感知应力能力的复合材料，从而就产生了这种新型材料，这种材料系统在当时被称为，即自适应材料。而在20世纪90年代，智能材料的不断改进引起了各国研究人员的注意，在这种材料的基础上，研究者分别提出了机敏材料等名称，给智能材料相
3、关的事物都下了明确的定义。研究的内容都离不开智能材料的特点。智能材料是一种能感知外部环境刺激，并且对刺激能够判断，采取适当方式处理且本身自带执行能力的一种新型功能材料，因该材料可智能处理事物，因此，我们称它为智能材料。智能材料属于第四代材料，同时它也是材料的一次革命。2智能土木结构工程现状智能土木结构就是将智能材料和土木工程相结合的一种建筑结构，而土木工程结构最重要的就是强度、安全性、可靠性和耐久性这几个因素，智能土木结构也不例外，因此，保证智能土木结构的性能是本文研究重点。在建筑前对土木结构的性能进行研究分析，不仅减少了建筑成本，还能降低建筑过程中的风险。但这些检测方法只是从外部进行检测，并
4、不能完全检测到土木结构内部性能的变化情况，一旦土木结构的内部遭受损伤或破坏，检测技术就无法监测或预测。智能传感器的出现主要是针对较高的建筑物、承重较大的桥梁、发电蓄水等这些大型的建筑结构，智能传感器的安装能敏感的检测到结构性能的变化，从而有了安全的保障。随着各种技术的发展，智能传感器也被研发出来并应于实际建筑中，智能传感器的作用是检测建筑物的结构变化，并作出相应的反应，而随着这项技术的成熟和性能的提高，它的应用范围被不断的扩大，因此也就出现了智能大厦这个名词。特别是在建筑应用的研究上，重点研究智能震动控制技术。3智能材料的工程应用分析根据材料的功能对智能材料系统行进分类，一类是感知材料，还有一
5、类是驱动材料，感知材料的作用是对外界环境刺激的感应，刺激可以是物理方面（声、光、电、热、力、磁），也可以是化学方面（各种化学药品反应）。感知材料的类型也分为多种，比较典型的代表是压电材料和记忆合金。驱动材料的作用是对环境的刺激做出判断，并采取适当方式处理而且本身自带执行能力，最典型的驱动材料是记忆合金和电致伸缩材料。随着科技的发展，为了监测混泥土结构的变化，将光导纤维防止在混泥土结构中，光导纤维的用途范围很广泛，在电控领域、建筑领域和其他领域都有涉及，在建筑领域中，利用的是光导纤维的监测和通讯两个功能。把光纤传感器安置在土木结构中，利用光纤传感器作为感知根基破坏的敏感元件。碳纤维是一种新型研究
6、材料，它不仅具有碳本身的属性，还具有纤维的可加工性和柔韧性，把这种材料加入水泥熔浆中，按照一定比例对碳纤维材料的含量进行调节，水泥熔浆会跟随设备工艺的调节而发生变化，我们将这种变化定义为回应力敏感，光纤传感器会监测土木结构内部性能的变化情况，一旦出现受损或断裂情况，传感器会发出警报声，同时碳纤维材料在土木工程结构中也将发挥自身的优势和诊断能力。由于碳纤材料具有诊断能力，因此，它被广泛的应用于各种水坝、桥梁的监测系统中，及时对建筑结构性能的变化做出预测和分析。桥梁是一种以弯曲变形为主要变形方式的材料，而桥梁所能承受的载荷通常跟它本身所具有的强度成正比，因此，强度和载荷间有着密切的关系，对于桥梁的
7、维修是根据监测结果进行的，检测器在桥梁中的应用减少了桥梁的维修成本和诊断成本。通过光纤传感器可检测桥梁承受载荷的极限，具体操作方法是将传感器放置在前面和拱璧的中间部位，传感器两端分别放置光敏管和发光管，当负载加大或减小时，发光管会跟随桥梁载荷大小的变化而变化，光敏管会跟随发光管光强的发射强度而变化，而放置在桥面和拱璧之间的光纤传感器则监测到光敏管的变化，光敏管的变化数据就是桥梁所受载荷的数据，再通过相关公式的计算转换，就可得出桥梁所受载荷大小。4总结在土木工程中，智能材料占据的分量越来越重，它在材料科学、自控技术和计算机科学等领域都有所涉及，是在天然材料、人工设计材料和合成高分子材料被研究出来之后的第四种新型材料，它的出现可称得上是材料革命。在土木工程中，智能材料的应用具有重大的意义，它将影响甚至改变这个领域的发展方向。因此，研究智能材料的各项性能，改变传统的材料观念是我们急需做的事情，学习国外制造智能材料的技术，吸收相关经验，拓展智能材料的应用和领域，设立专业的研究机构对智能材料进行提升。参考文献：【1】阎平.智能材料在土木工程中的应用.科技风,2011(11).【2】刘勇,魏泳涛.智能材料在土木工程中的应用.西南交通大学学报,2002,37(Z1):105-109.