自调节机敏混凝土可以在环境变化以及遭受自然灾害时，通过对结构变形、承载能力以及振动特性的调节，有效地提高建筑的 适用性、安全性和使用效率。阐述了形状记忆合金、电流变体和碳纤维与混凝土复合的机敏特性，介绍了自调节机敏混凝土的研究现状。 分析了这三种机敏材料在机理和材性研究方面存在的问题及发展方向。提出实现自调节机敏混凝土的工程应用必须实现机敏材料本身的 高性能和多功能化，解决复合材料间的适应性、协调性和同寿命问题。 关键词 ： 机敏混凝土 ；自调节 ；形状 记忆合金 ；电流变体 ；碳纤维 中图分 类号： TU528．59 文献标志码 ： A 文章 编号 ： 1002--．3550(2011)10-．0016—04 ResearchprogressofseIf—reguIatingsmartconcrete AIHong-mei，LUPu-guang,．BAHun-~ng (FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechfiology，Dalian116024，China) Abstract： Whenthecircumstanceofself-regulatingconcretechangedortheself-regulatingconcretesuferednaturedisaster，itcanimprovethe apNicability，security andavailabilityfactorofbuildingthroughadjustingstructuredeformed，carryingcapacity andvibrationcharacteristic．The smartcharacteristicsofshapememoryalloy．electrorheologicalfluidandcarbonfibercompound、ⅣithconcreteWaSexpoundedin thepaper，italso introducedthestatusofsmartconcrete．Problemsanddevelopmentdirectionofthesesmartmaterials’mechanism andcharacteristicswereanal- ysed．Thepaperproposed：Thepreconditionsofself-regu latingsmartconcretecan beusedincivilengineeringwerehigh-performanceandmulti．· functionofsmartmaterialsmustbeachieved，problemssuchasadaptability，coordinationan dthesalnelongevity ofmaterialsin compositemate- rialmustbesolved． Keywords： smartconcrete；self-regu lating；shapememory alloy；electrorheologicalfluid；carbonfiber 0 引言近年来 ，如何提高混凝土结构在台风 、地震等偶然灾害下 的安全性、最大限度地降低灾害中由于结构失效而造成的人员 伤亡和财产损失，日益成为人们关注的焦点。为了保证结构的安 全性，传统混凝土在设计上往往通过提高混凝土强度等级、加 大构件尺寸等办法获得较高的安全储备，不仅造成了资源和能 源的浪费 ，也增加了环境负荷。机敏材料的出现，为主动或被动 调节 、控制混凝土结构的性能 ，实现智能化减灾提供了物质和 技术基础 。 机每姊于料，例如形状}己 合金、压电材料、电／磁流变体，电／磁 致伸缩材料等 ，具有由于一定的激励或输入 ，物理性能(如形 状 、刚度、阻尼、流变性能、几何尺寸等)可发生变化的特性[1]。这 种机敏特性建立在各种物理耦合现象的基础之上，主要表现为 力 、热、电(磁)这三类物理量之间的相互关系[2]。 将机敏材料与普通混凝土复合，根据机敏材料的基本功能 不同，可以制得具有感知、调节和修复等 自适应特性的机敏混 凝土。其中，自调节机敏混凝土是通过复合具有执行(驱动)功 能的机敏材料，使混凝土在环境变化以及遭受自然灾害时，可以 通过改变 自身某些物理特性来调节变形、提高结构承载力或控 收稿 日期 ：2011-04—16 基金项 目：国家十一五科技支撑计划重 大项 目(2006BAJ04A04．-03) · 16 · 制、减缓结构振动。 目前，自调节机敏混凝土的研究和应用中，主要复合的机 敏驱动材料有形状记忆合金、电流变体和碳纤维等。 1 形状记忆合金机敏 混凝土 形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys，简称 SMA)的记忆效 应是在温度或应力作用下，合金内部热弹性马氏体形成 、变化、 消失的相变过程的宏观表现。1932年，美国学者 Chang和 Read 在 Au．cd合金中首次发现了形状记忆效应科，随后人们发现在 一 些陶瓷和高分子材料也存在形状记忆效应。 利用应力和温度诱发马氏体相变的机理可以实现材料的 形状记忆效应、超弹性效应、弹性模量温度变化特性、阻尼特性、 电阻特性和滞后特性等诸多功能特性。在混凝土中埋人形状记 忆合金，利用记忆合金的特性 ，可以监控结构中裂纹和损伤的 产生及扩展，被动或主动控制结构的变形，提高结构的承载力， 改变或调整结构的振动动力特性。 20世纪 90年代初 ，日本建设省建筑研究所与美 国国家科学 基金会合作，通过在混凝土中埋人 SMA来研制具有调整建筑结 构承载能力的 自调节混凝土材料。美国的 Maji等采用电加热 的方法驱动砂浆小梁中埋入的 Ni．TiSMA绞线，结果显示：SMA

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