摘要：随着科学技术手段的高速发展，在工程材料的研发中应用了越来越多的高新技术手段，而随着各种材料的不断出现，智能材料的出现为力学问题的解决提供了更为科学有效的途径。智能材料就是随着环境条件以及内部状态的变化产生精准、高效以及合适的响应，其具有自主分析、调整、修复等功能。在土木工程中合理应用可以有效的提升工程质量。基于此，文章主要对土木工程建设中智能材料的应用研究进行了简单的分析论述。
关键词：土木工程建设；智能材料；应用研究
智能材料是一种应用前景较为广阔的新兴材料，深受人们的重视。而土木工程结构较为庞大，进行钢筋混凝土结构强度以及建筑结构完整性评估过程中通过智能材料可以对建筑结构的性能进行预先性的检测以及预报分析，可以有效的减少混凝土结构的维护费用，降低其对人们产生的不良影响。
1.智能材料分类与特征
1.1智能材料分类
智能材料融合了信息科学领域的知识，实现了结构功能化以及功能智能化的发展。智能材料结构中的关键内容就是可以对外界的环境反应产生变化的智能材料。智能材料可以利用自身的特征与功能充分的感知周边环境的变化，可以通过实时化的方式转变自身一种或者多种的性能参数，可以根据具体的需求与环境适应的材料复合。
1.2智能材料特征
现阶段智能材料是一种新型的材料，可以感知周边环境的变化，了解内环境、外环境产生的刺激与影响，根据状况对其进行分析、处理以及判断，通过特定的措施与手段进行智能化特征处理的材料。
1.2.1传感与反馈
传感就是智能材料可以感知外界或者自身所处的环境特征；而反馈则是职能材料所感知的传感网络可以实现对系统输入以及输出信息的对比，将结果传递给控制系统。
1.2.2信息识别积累以及相应处理
信息识别积累就是智能材料可以识别传感网络获得的各种信息，积累分析。响应则是可以根据内部条件以及外界环境的不同变化对其进行对应的反应而采取的行动。
2.智能材料在土木工程建设中的应用研究
2.1光导纤维
光导纤维是一种信息传递的介质，具有其他材料无可比拟的传导力。材料是通过内层的圆柱形透明介质以及外层的圆环透明介质形成，在混凝土中植入光纤维，形成光纤维混凝土，纤维结构会随着混凝土结构的外部因素变化而出现不同程度的变化，传感器则可以直接获得变化，确定混凝土结构性能产生的不同变化，实现对结构的全方位、系统化监测分析，则可以为工程提供持续性的指导。
分布监控模式可以有效的保障混凝土结构任何部位出现变化均可以通过系统进行研究分析，通过在混凝土结构中应用光纤维可以创造一个全方位覆盖、多角度、无死角的监测网络系统，这种光纤维材料具有较为强大的调节功能，是一种智能化的材料。
现阶段光纤维混凝土结构可以实现混凝土温度、温度应力、混凝土结构裂缝的监测与诊断，可以进行混凝土结构强度以及变形的监测分析等等。
2.2记忆合金
记忆合金就是材料具有一定形状记忆能力，在材料的性能被改变之后则可以激发其内在的记忆效应，这样其就会产生恢复能力以及应变，材料就会恢复原有的形状。合金材料可以进行能量的传输，进行能量的存储。
在工程中合理的设置记忆材料，在结构出现变形、裂缝以及损伤、外界动荷载影响等因素的影响，多数的能量均会被合金材料消耗掉，则可以提升结构整体的稳定性，而如果在多震地区建筑结构中应用此种材料则可以有效的提高抗地震能力以及材料的吸收和耗散，则可以提升建筑结构的抗震性能。
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记忆合金材料具有良好的相变超弹性，在阻尼器制作中应用可以实现智能化的被动控制。因为其相变会诱发超弹性滞回环，具有良好抗疲劳性，可以提升整体品质。
记忆合金的发现转变了传统的理念，而在宏观与微观的角度分析其原理必须要构建实用性较强的理论以及模型系统，在整体上来说，现阶段形状记忆合金尚未完善、其耗能相对较高，功能相对单一，缺乏实用性，在今后功能以及能耗都是研究的重点。
2.3压磁材料
土木工程领域中较为常见的压磁材料就是磁流变材料以及磁伸缩性的智能材料。受到外部磁力作用的影响，磁流变液悬浮体系中的黏弹塑性就会出现不同程度的变化与影响，这种变化是可逆的，而在其外部磁场高于特定强度之后，磁流变则就会在短时间中呈现固态，在微观表面上的材料则就会形成链状结构形式。
磁流变液是一种在固态以及液态之间的独特物质，具有可变的属性特征。其具有控制时耗较低、变化的范围相对较广以及成本低廉的特征，是一种在工程结构中较为关键的重要材料。现阶段，磁流变液主要就是在元器件控制桥路以及电源的高速开关等诸多领域中应用，在高层、大跨框架以及大跨度结构中也广泛应用。
而一些压磁材料在长期的放置之后就会产生一些固体性的颗粒沉降，这些沉降会直接的影响材料的稳定性。压磁材料的适应范围相对较小，在今后研究重要将拓宽温度作为重要的使用范围。
2.4碳纤维混凝土材料
碳纤维混凝土是较为重要的产物，在混凝土中通过掺入一定比例的碳纤维，可以增强材料驱动功能，提升本征自感应。是一种高强度、高弹性以及大到电性的材料，合理加入碳纤维可以有效的提升混凝土整体的强度，增强韧性，在碳纤维之间会形成良好的导电网络系统，具有隔离导电的作用，可以降低混凝土材料整体的电阻率，其在电导率以及温度、应力变化中具有较为显著的规律性特征。
碳纤维混凝土会受到温度变化而产生电阻变化，材料内部温度则会衍生出不同的热电效应。受到电场作用影响就会导致碳纤维混凝土产生热效应以及变形等问题。碳纤维含量以及混凝土材料结构会对材料的温敏性产生影响，在其碳纤维含量高于特定比例的时候材料就会形成较为稳定的电动势。
碳纤维掺入方式主要可以分为短切乱向分布以及连接的炭纤维束单向的增强。通过不同的掺入方式可以达到实现碳纤维混凝土力学性能不同程度的变化。
2.5压电材料
具有压电效应的材料主要就是驱动元件以及传感元件。在压电材料受到外部因素的作用的影响之下就会导致自身出现变形等问题，在变形过程中则就会产生电势，利用施加电压的方式就会在一定程度上改变尺寸达到产生压电效应的目的。
合理利用压电元件之间产生的不同变化，就可以确定不同位置结构产生的具体变形量。同时，在压电元件外部中产生电场，就会产生对压电元件内部中正负电子施加定向的电场力，元件变形为驱动元件。通过驱动元件会改变材料应力状态，一些驱动元件会导致材料的结构出现不同程度变形性问题。
压电材料是工程结构力学测量中的重要感测元件，其主要的问题就是驱动力不足的问题，因此在大规模的土木工程结构中无法直接影响，这也是土木工程结构今后研究分析的重点。
结束语：
分析智能材料的特征优势，重视结构的健康监测以及保养，加强对形状自适应材料以及结构的研究分析，进行结构减震抗震抗风降噪自适应控制可以有效的提升工程质量，有利于降低工程灾害事故与问题，进而提升建筑工程可靠性与安全性，提升土木工程的持续发展。
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论文作者:苏玺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
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