[发明专利]一种受压变色混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种受压变色混凝土及其制备方法。

背景技术

1、变色材料的种类

变色现象是指物质在外界环境作用下而产生的一种对光反应的改变。这种现象普遍存在于自然界。人们对它感兴趣的是一种可逆的变色现象，利用材料的变色性做成的器件称为变色材料。在外界激发源（光、热、电等）的作用下，一种物质或一个体系发生颜色明显变化的现象称为变色性。在气体、液体或固体中都可以观察到变色性。

按照材料的类型可分为：无机变色材料和有机变色材料。

按材料受到的刺激方式分为：光致变色、热致变色、电致变色、受压变色和其它变色。

2、受压变色材料

受压变色材料目前仅制成涂层，涂刷在其他材料表面。

受压变色涂层可以在受到压力或压力变化时改变自身的颜色，这种性质是受压变色材料发生相变产生的。受压变色涂层较多的应用在智能监测系统。例如，在负重吊索外涂覆一层受压变色涂层后，当吊索的载重达到或超过警戒重量时，吊索出现颜色变化警告使用者以避免危险事故；近来，欧洲开始研发带有受压变色涂层的纤维织物，由这些织物制作成的游泳衣、内衣、运动服或其他衣物可以提醒使用者将对人体的压力控制在一定合理范围。

受压变色材料包括金属化合物、有机小分子（例如N–亚水杨基–2–氯苯胺）以及有机铜络合物（如乙烯基二胺铜络合物）等。金属化合物如硫化钐(SmS)是一种非常重要的受压变色材料，在比较低的压强下(0.65GPa)能呈现出急剧的光学变换。随着压力的增加，硫化钐由黑色变为金黄色，加热则使颜色逆向变化。有机铜络合物双四丙铵基六溴二铜酸(Bis(tetrapropy1ammo-nium)Hexabromodicuprate(Ⅱ))有两种相：高温相和低温相，其中高温相是亚稳定相。双四丙铵基六溴二铜酸涂层在很小的压力下就转变成稳定的低温相呈现绿色，在90℃的时候该涂层变成橘红色。

3、智能混凝土的研究现状

智能混凝土的发展是随着社会的进步，人们对建筑物舒适性和安全要求越来越高而产生的.智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料.智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料.根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性.当然，以当下的研究水平制备完善的智能混凝土还具有很大困难.但是近年来一系列单一功能智能混凝土的相继出现，为智能混凝土的研究打下了坚实的基础.智能混凝土定义起源于上个世纪80年代，自从问世以来，得到广大专家的青睐.研究工作持续没有间断.但是截止到目前为止，智能混凝土尚处于研发阶段，在土木工程各领域中尚没有大规模的应用.只在少量有特别要求的建筑中有个别的应用。

实现混凝土智能化的基本思路，是在混凝土中加入智能组分，使之具有智能效果。目前国内外智能混凝土的研制开发主要集中在以下几个方面。

（1）电磁场屏蔽混凝土

在混凝土中掺入碳、石墨、铝和铜等材料制成的导电粉末和导电纤维，使混凝土具有吸收和屏蔽电磁波的功能，消除或减轻各种电器、电子设备、电力设施等的电磁泄露对人体健康的危害。

（2）交通导航混凝土

在混凝土中掺入碳纤维等材料，使混凝土具有反射电磁波的功能，用这种混凝土作为车道两侧的导航标记，将来电脑控制的汽车可自动确定行车路线和速度，实现高速公路的自动导航。

（3）自愈合混凝土

将含有粘结剂的空心玻璃纤维或胶囊掺入混凝土中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂隙，空心玻璃纤维或胶囊中粘结剂流向开裂处，使混凝土重新粘结起来，起到损伤自愈合的效果。

（4）损伤自诊断混凝土

在混凝土中掺入碳纤维等材料，混凝土将具有自动感知内部应力、应变和损伤程度的功能。混凝土本身成为传感器，实现对构件或结构变形、断裂的自动监测。

4、混凝土损伤诊断

许多研究者在进行混凝土结构健康监测技术研究，健康监测系统的关键就在于损伤检测。随着计算机处理技术、传感器优化技术、信息采集技术、智能算法等的发展，现代结构损伤检测的方法有很多，都有其各自的特点，其主要可以分为以下3类：