土木工程智能材料系統應用

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土木工程智能材料系統應用

一、智能材料的概念和類型

1.智能材料的概念

智能材料是科學家在以此偶然中融合了碳纖維和光導纖維所得到了一種新型材料,它具有感知應力和抗斷性,隨后,科學家們針對這一次的偶然事件進行了更深入的研究,使得更多具備生物學特性的新型智能材料得到了誕生。智能材料作為一種新型材料,它具有很多優勢,例如傳感功能,結合傳感數據進行反饋,通過識別各類相關信息做出判斷,并根據所產生的問題進行自動修復和適應。同時也可以感知外界的環境變化,進而判斷可能出現的危險情況,隨之做出對應避免危險情況出現的恰當相應,而且智能材料該劇由高靈敏性,反應時間短,當刺激消失后,智能材料能夠迅速做出響應,及時還原到最初狀態。它的應用可以讓工作操作任務量得到有效降低,進而在一定程度上解放勞動力資源。

2.智能材料的類型

根據智能材料的特點和功能,可以將其分為感知材料和驅動材料兩類,其中感知材料就是能夠感知外界環境變化的材料,它所能感知的環境變化包括光、電、熱、聲、化學等方面,其功能實現主要是利用各類傳感器來完成,這類材料包括壓電陶瓷和光導纖維等。而驅動材料包括壓電材料和形狀記憶合金等。它主要是響應建筑內部結構的變化和環境變化。智能材料的不同,其具體功能和優勢也會有所差異,因此其應用場合也會有所差異。例如將光導安裝在纖維混凝土中所形成的感光智能材料主要適用于通訊等建筑,進行智能樓宇的建設,實現辦公智能化。而一些新型傳感器則可以安置在各類土木工程中,主要對溫度進行自動控制,相應火災應急,進一步提高工程建筑的安全性。

二、智能材料在土木工程中的應用

智能材料在土木工程中的應用主要是對工程建筑進行實時評估和監控,將智能材料應用在實際的土木工程中,可以有效防止一些事故的產生,進而確保工程建筑的安全性,同時也能確保人員的人身安全和財產安全,避免因事故而出現重新施工等情況,從而保證施工成本。而且智能材料和土木工程的融合所形成的智能土木結構是土木工程建設中的一大技術進步,為土木工程各項指標的監控提供了有效的手段和依據。就以對土木工程建筑檢測來說,傳統評估方法的檢測判斷需要從外到內,但是在進行內部構造檢測的時候卻很難順利開展,這樣就容易導致評估結果等出現誤差,同時內部構造存在的一些安全隱患也容易被遺漏。即使利用其他檢測設備,也會存在一定測量誤差,使得測量精度不高、不精確,并且測量效率也不高。但是在智能材料的運用下,將傳感器安裝在材料內部就可以達到對工程由里到外的檢測目的,還能實現對項目的實時檢測評估,進而掌握項目在每一時段的狀態。而且智能材料對于諸如水利水電設施、高層建筑以及大型橋梁等重大工程項目也具有很大現實意義的。在國外,通常會利用傳感器來檢測大型橋梁的安全性能評估,尤其是在完工后的運行階段中,這樣通過傳感器就能對橋梁關鍵部位的受力和損壞狀態加以全面掌握,進而采取有效修復措施,避免橋梁出現重大損壞而致使交通事故的產生。在我國,一些高性能的傳感器也得到了研發和誕生,促進了我國建筑智能化的進一步發展,例如分布式傳感器、碳纖維傳感器等。但是智能材料的應用需要投入較高的成本,再加上其技術要求較高,一般土木工程建筑施工人員不滿足其技術要求,因此當前智能材料主要應用在重要水利水電設施和重大工程中,而在普通民用建筑中還沒有得到推廣和普及。

三、結語

智能材料的應用對于土木工程的建設和發展有著重大的現實意義,而且它所具有的較高適應能力也讓傳統土木工程結構得到極大的變化,使其成為具有生物特征的仿生學建筑,同時通過自身功能的實現,自動進行判斷和相應,進一步保證了工程的安全性和可靠性,為土木工程各標準和指標的提升做出很大貢獻。

作者:王純皓 單位:安徽新華學院

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