1 引言
　　機(jī)敏混凝土是一種具有感知和修復(fù)性能的混凝土，是智能混凝土的初級階段，是混凝土材料發(fā)展的高級階段。智能混凝土是在混凝土原有的組成基礎(chǔ)上摻加復(fù)合智能型組分， 使混凝土材料具有一定的自感知、自適應(yīng)和損傷自修復(fù)等智能特性的多功能材料，根據(jù)這些特性可以有效的預(yù)報混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)白我安全檢測需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在的脆性破壞，能顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。近年來，損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的相續(xù)出現(xiàn)為智能混凝土的研究和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

　　2 機(jī)敏混凝土的發(fā)展概況
　　智能混凝土是智能材料的一個研究分支，20 世紀(jì)60 年代，前蘇聯(lián)學(xué)者開始研究混凝土的復(fù)合功能，采用碳黑為導(dǎo)電組分制備了水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料。20 世紀(jì)80 年代末，日本土木工程界的研究人員設(shè)想并著手開發(fā)構(gòu)筑高智能結(jié)構(gòu)的所謂“對環(huán)境變化具有感知和控制功能”的智能建筑材料。20 世紀(jì)90 年代初，日本建設(shè)省研究所曾與美國國家科學(xué)基金會合作研制了具有調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)承載力的自調(diào)節(jié)混凝土材料，使混凝土具有某些記憶功能。日本學(xué)者H. Hiarshi 采用在水泥基材內(nèi)復(fù)合內(nèi)含粘結(jié)劑的微膠囊(稱為液芯膠囊) 制成具有自修復(fù)智能混凝土。美國伊利諾伊斯大學(xué)的Carolyn Dry 采用在空心玻璃纖維中注入縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑，制成具有自修復(fù)智能混凝土。1993 年美國開辦了與土本建筑有關(guān)的智能材料與智能結(jié)構(gòu)的工廠。在寒冷地區(qū)，基于碳纖維混凝土的道路及橋梁路面的自適應(yīng)溶雪和融冰系統(tǒng)的智能混凝土研究已經(jīng)在歐美等國家展開，并取得了一定的進(jìn)展。

　　同濟(jì)大學(xué)等國內(nèi)高等院校曾在混凝土材料中復(fù)合壓電陶瓷來研制自調(diào)節(jié)混凝土材料，并且取得了某些成果;在研制自修復(fù)智能混凝土的思路是綜合了自然愈合、基體增強(qiáng)和有機(jī)物釋放等機(jī)制，在混凝土材料組分中復(fù)合活性無機(jī)摻和料、微細(xì)低彈模纖維和有機(jī)化合物，從而在混凝土內(nèi)部形成自增強(qiáng)、自愈合網(wǎng)絡(luò)，使混凝土裂縫重新愈合，恢復(fù)甚至提高混凝土材料的性能;調(diào)整有機(jī)物的摻量，可實現(xiàn)對混凝土材料微裂縫的自行多次愈合。

　　同濟(jì)大學(xué)混凝土材料研究實驗室正在研究的仿生自診斷和自修復(fù)智能混凝土是模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對創(chuàng)傷的感知和生物組織對創(chuàng)傷部位愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特殊組分(如仿生傳感器、含粘結(jié)劑的液芯纖維等) ，使混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自診斷、自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)混凝土材料內(nèi)部出現(xiàn)損傷時，仿生傳感器可以及時預(yù)警;當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋時，部分液芯纖維破裂，粘結(jié)劑流出深入裂縫，使混凝土裂縫重新愈合，恢復(fù)并提高混凝土材料的性能， 可實現(xiàn)對混凝土材料的自動診斷實時檢測和及時修復(fù)，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性，延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

　　3 目前機(jī)敏混凝土所具有的智能特性
　　目前智能混凝土研究處于初級階段，具有自診斷、自調(diào)節(jié)和損傷自修復(fù)等性能，并且這些性能在一種混凝土結(jié)構(gòu)中不能全部體現(xiàn)出來，只是初步具有某一種智能(確切的說是一種反應(yīng)性能) 特性。

　　3.1 自診斷智能混凝土
　　自診斷智能混凝土具有壓敏性和溫敏性等性能。普通的混凝土材料本身并不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中摻入部分導(dǎo)電相組分制成的復(fù)合混凝土可具備自感應(yīng)性能。目前常用的導(dǎo)電組分可分為三類:聚合物類、碳類和金屬類， 而最常用的是碳類和金屬類。碳類導(dǎo)電組分包括石墨、碳纖維及碳黑;金屬類材料則有金屬微粉末、金屬纖維、金屬片、金屬網(wǎng)等。

　　3.1.1 自診斷智能混凝土的壓敏性
　　碳纖維是一種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線形增加，當(dāng)接近構(gòu)件的極限荷載時，電阻率逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞;而基準(zhǔn)水泥基材料