混凝土是承载人类社会文明的最大物质载体，其生产和使用对资源、能源、环境的影响非常巨大，同时它也是现代建筑的主要材料之一。混凝土发展至今，不仅在材料的组成上，在功能上都与最初的混凝土有着天壤之别，有的可以发光，有的可以自我修复，还有的甚至能感知自身状态并发送相关数据！今天我们就来聊聊这些新兴的黑科技混凝土，分享内容主要包括：
1.自感知混凝土；
2.自修复混凝土；
3.超高性能混凝土；
4.泡沫混凝土；
5.发光混凝土。
01.
发光混凝土
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定义
自感知混凝土（Self-SensingConcrete）全称“本征自感知混凝土”，是一种可以感知和监测自身状态的混凝土材料。它利用嵌入其中的纳米和微型传感器，来检测和测量混凝土中的应变、温度、湿度等物理参数，从而实现对混凝土结构的实时监测和预警，也因此被称作“智能水泥”。
自感知混凝土通常包括以下几个组成部分：
1）混凝土基体：它是传感器的载体，必须具有足够的强度和稳定性；
2）传感器：传感器通常嵌入在混凝土中，可以检测温度、应变、湿度等参数，并将这些数据发送到计算机或其他设备中进行处理和分析；
3）信号处理系统：它负责将传感器发送的数据进行处理和分析，并生成相应的报告，从而实现对混凝土结构的实时监测和预警。
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优缺点
优点：
1）实时监测：自感知混凝土可以实时监测混凝土结构的应变、温度、湿度等物理参数，及时发现混凝土结构中的异常情况，并进行预警和维护；
2）提高安全性：自感知混凝土的实时监测功能可以帮助人们及时发现混凝土结构中的安全隐患，并采取相应的措施进行修复和加固，从而提高混凝土结构的安全性；
3）减少维护成本：自感知混凝土可以在混凝土结构出现问题之前及时发现并解决，减少维护和修复的成本，提高混凝土结构的可靠性；
4）提高可持续性：自感知混凝土可以减少对环境的影响，并降低混凝土结构的能耗和排放量，提高混凝土结构的可持续性。
不过，自感知混凝土也存在一些缺点：
1）成本较高：自感知混凝土需要嵌入传感器等先进设备，因此成本较高，不适用于所有混凝土结构；
2）维护复杂：自感知混凝土需要维护和管理传感器和信号处理系统，因此需要一定的技术和人力资源；
3）数据处理复杂：自感知混凝土需要处理大量的数据，并进行数据分析和诊断，需要专业的技术和工具；
4）可靠性不足：自感知混凝土中的传感器和信号处理系统可能会出现故障或失效，从而影响混凝土结构的监测和维护。
02.
自修复混凝土
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定义
自修复混凝土同样也被称作“智能水泥”，这是因为它是模仿动物的骨组织结构受创伤后的再生、恢复机理，采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能，恢复甚至提高材料性能的一种新型复合材料。
比如由来自荷兰的微生物学家亨德里克.琼克斯（HendrikJonkers）发明的Bio-concerte，受到人体通过钙化形成骨细胞的启发，经过三年多的专研，终于发现了一种杆菌细菌。细菌可以在石灰石里生存，并能产生孢子，但需要加入糖提供给它养料，搅拌成混凝土。当把它涂抹在裂缝里，有水渗透到里面的时候，细菌就会生产出石灰石，裂缝就会自动修复完好。
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优缺点
▲自修复混凝土修复前（左图）后（右图）
自修复混凝土虽然尚且在实验过程中，但是已经初见雏形，它的的优点有：
1）可以提高混凝土的使用寿命，一定程度上节约了很大的制造成本；
2)自修复混凝土的可模性优于普通的混凝土，而且耐火性能十分出众；
3)自修复混凝土可以很好的适应环境，即使出现了重大的自然灾害，也不会破坏整体的自愈混凝土的结构，可以用来应对地震、暴风和爆炸等；
4)自修复混凝土可以就地取材，生产起来十分方便。
自修复混凝土虽然有着不少的优点，但是就目前来说，它也有一定的缺陷：
1)自修复混凝土的自重比较大，一些大跨结构的建筑不宜使用自修复混凝土建造；
2)自修复混凝土的抗裂性能比较差，虽然自修复混凝土可以进行自愈，不影响建筑的承载力，但是如果将其使用在管道中的话，自修复混凝土就有一定的不足；
3)自修复混凝土施工完成后，需要定期进行养护，并不能做到一劳永逸。
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03.
超高性能混凝土
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定义
超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-HighPerformanceConcrete)，是指那种抗压强度在MPA以上，并且具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料的统称。其中，更具代表性的超高性能混凝土材料为活性粉末混凝土RPC，主要由硅灰、水泥、减水剂、细骨料及钢纤维等材料组成，依照更大密实度原理构建，从而可使材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝）减至更少，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现了工程材料性能的大跨越。
经试验证明，超高性能混凝土的抗折强度是普通C50混凝土的3倍，缩变下降50%，经历次冻融循环后仍然完好无损，被称为“永不开裂”的混凝土。
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优缺点
优点：
1）极高的强度和耐久性：UHPC的强度可以达到MPa或更高，比传统混凝土强度高出数倍，同时具有极佳的耐久性和抗冲击、抗磨损等性能，可以满足复杂工程的要求；
2）减小构件尺寸和重量：由于UHPC的高强度和耐久性，可以使用更小的断面和减少混凝土使用量，从而减小构件的尺寸和重量，使建筑设计更加灵活；
3）易于施工：UHPC可塑性好，流动性较好，施工方便，且可通过自密实作用减少混凝土中的孔隙；
4）美观性高：UHPC的表面质感细腻，颜色可定制，可用于需要高度美观性的建筑设计。
▲UHPC颜色及纹理
缺点：
1）生产成本高：UHPC的生产成本相对于传统混凝土较高，主要因为其需要使用高品质的材料和精密的生产工艺；
2）技术要求高：UHPC的制作需要高度的技术水平和严格的生产工艺控制，需要专业的生产厂家和生产设备；
3）难以修复：由于UHPC的高强度和高密度，一旦出现损坏或破坏，修复难度较大，需要采用专业的修复技术；
4）对环境的影响：由于UHPC的生产需要使用大量的能源和材料，同时也需要处理废弃物和排放废气，可能会对环境造成影响。
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04.
泡沫混凝土
▲泡沫混凝土
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定义
泡沫混凝土，又名发泡混凝土或轻质混凝土，是通过发泡机的发泡系统，将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统，进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的，一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。用于屋面保温找坡、地面保温垫层、上翻梁基坑填充、墙体浇注等节能材料。
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优缺点
优点：
1）轻质：由于泡沫混凝土的密度小，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可达结构物总重的30%-40%；
2)保温隔热：由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，热阻约为普通混凝土的10-20倍；
3)隔音：泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层；
4)整体性：泡沫混凝土可现场浇注施工，与主体工程结合紧密，融为一体；
5)减震：泡沫混凝土的多孔性使其具有较低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用；
6)环保：所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。
缺点：
1）强度低：泡沫混凝土的强度比普通混凝土低，这意味着它不能承受太大的压力或荷载，因此在需要承受较大负荷的结构中不适用；
2)价格高：由于制作泡沫混凝土需要使用发泡剂，因此它的成本比普通混凝土高；
3)耐久性差：泡沫混凝土的耐久性比普通混凝土差，容易受到侵蚀和腐蚀，因此在潮湿的环境中使用时需要注意防护。
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▲泡沫混凝土上盖回填
▲泡沫混凝土上盖回填
▲泡沫混凝土墙板
▲泡沫混凝土屋面回填
05.
发光混凝土
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定义
简单来说，发光混凝土就是在普通混凝土中加入一种"会发光"材料，它的特点是只要在光源的激发下，就可以发出可见光。而且，这种材料还能够将光能储存起来，保证在没有光源的激发下，也可以散发出源源不断的可见光。
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优缺点
优点：
1）节省能源：发光混凝土一旦正式投入生产，将会进一步减少化石能源的消耗；
2)美观：只要在普通马路的表面铺设一层发光水泥，就可以让我们的城市更加美丽；
3)安全：在危险路面使用发光混凝土能降低事故发生的概率；
4)使用寿命长：添加特殊的发光材料，不仅可以使混凝土发光，还能增强混凝土的强度，延长混凝土的使用寿命。
缺点：
1)发光混凝土目前并不普及，实际应用还比较少；
2)发光混凝土发出的光强度有限，视物不是特别清晰；
3)仍有传统混凝土的部分缺点。
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小结
据统计，混凝土占所有人造物质的40%，消耗的资源和能源无疑是一个天文数字。新型混凝土的出现不仅降低了资源和能源的消耗，而且还更加坚固耐用！好了，今天的内容就到这了，小伙伴们是否有什么问题呢？欢迎留言告诉小编，小编为你解答！最后还是用一张思维导图总结一下今天的重点：
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