很多時(shí)候，智能建筑的對(duì)話圍繞著可以在建筑物內(nèi)安裝的技術(shù)，以提高管理效率、改善租戶體驗(yàn)，以及這些技術(shù)如何創(chuàng)造效率，從而節(jié)省建筑運(yùn)營(yíng)成本。但是，這些技術(shù)的存在還可以幫助保護(hù)和維護(hù)物理建筑本身。例如，智能混凝土正在引起工程師們的興趣，因?yàn)榭沙掷m(xù)性、建筑壽命和降低整體維修成本仍然是建筑業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商的首要考慮因素。

嵌入式 IoT 傳感器

傳統(tǒng)混凝土僅用作結(jié)構(gòu)元件，而智能混凝土的復(fù)雜監(jiān)控和傳感功能將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茉\斷系統(tǒng)。集成的智能傳感器可以在施工或重建過程中以及施工完成后收集大量數(shù)據(jù)點(diǎn),持續(xù)收集有關(guān)結(jié)構(gòu)狀況的基本數(shù)據(jù)，包括溫度波動(dòng)、濕度水平結(jié)構(gòu)狀況和應(yīng)變測(cè)量。

例如，巴塞羅那的圣家堂（La Sagrada Familia）是一座最初建于 1883 年的標(biāo)志性教堂，最近在翻新項(xiàng)目的具體應(yīng)用中使用了嵌入傳感器的傳感器。這些傳感器旨在監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)用的強(qiáng)度并確定混凝土養(yǎng)護(hù)過程的理想條件。

傳感器通過分析以下條件來監(jiān)控并幫助調(diào)整固化過程：

  這項(xiàng)技術(shù)特別有價(jià)值的是它的物聯(lián)網(wǎng)連接，能夠通過傳感器遠(yuǎn)程監(jiān)控混凝土的性能。這些先進(jìn)的系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的強(qiáng)度評(píng)估，而無需依賴傳統(tǒng)的測(cè)試方法，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的測(cè)試方法既耗時(shí)又不太精確。通過全面的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè) （SHM），能夠在結(jié)構(gòu)完整性發(fā)展成重大問題之前檢測(cè)到它們的細(xì)微變化。

  通過這些監(jiān)控系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)不僅用于即時(shí)分析，還有助于優(yōu)化施工。使業(yè)主或建筑運(yùn)營(yíng)商能夠根據(jù)實(shí)際性能數(shù)據(jù)微調(diào)固化條件并實(shí)施主動(dòng)維護(hù)策略。這種系統(tǒng)化的監(jiān)控方法可提前潛在問題，通過明智的決策最大限度地提高結(jié)構(gòu)的耐用性并延長(zhǎng)其使用壽命。

自感應(yīng)和自修復(fù)混凝土

  除了嵌入標(biāo)準(zhǔn)混凝土中的智能傳感器（類似于整個(gè)智能建筑中部署的其他物聯(lián)網(wǎng)傳感器）之外，混凝土還可以與傳感和自愈劑混合，以主動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)力斷裂，甚至可能在無需人工干預(yù)的情況下自行修復(fù)新形成的裂縫。

自感應(yīng)混凝土：

  將碳纖維和納米管等填料混合到混凝土中，形成一種可以導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，可以持續(xù)監(jiān)測(cè)以創(chuàng)建混凝土結(jié)構(gòu)的 3D 表示。當(dāng)這些填料受到應(yīng)力或破裂時(shí)，它會(huì)改變?cè)搮^(qū)域的電阻，這表明存在損壞。軟件可以檢測(cè)應(yīng)力或裂紋的精確位置和大小，從而在問題惡化之前快速修復(fù)。

自修復(fù)混凝土：

  除了導(dǎo)電注入混凝土之外，某些細(xì)菌、礦物和聚合物也可以添加到混凝土中，從而賦予結(jié)構(gòu)自主自愈能力。當(dāng)混凝土開始形成裂縫時(shí)，這些試劑被激活以填充裂縫，以保持其結(jié)構(gòu)完整性。雖然有些試劑只能被激活一次，但其他試劑（如細(xì)菌）可以在混凝土的整個(gè)生命周期內(nèi)繁殖，這有助于在結(jié)構(gòu)的整個(gè)生命周期內(nèi)進(jìn)行自我修復(fù)。

環(huán)境影響和可持續(xù)性

  智能混凝土的環(huán)境優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)建筑材料，它結(jié)合了低能耗和低碳的替代品，大大減少了通常與傳統(tǒng)混凝土制造工藝相關(guān)的環(huán)境影響，可顯著減少碳排放和資源消耗。

  智能混凝土整合回收混凝土細(xì)骨料 （RCA），在降低成本的同時(shí)有效地重新利用拆除垃圾。能夠在這些混合物中開創(chuàng)性地使用微膠囊相變材料 （PCM），通過溫度調(diào)節(jié)有助于提高建筑物的能源效率。隨著研究人員開發(fā)專門用于智能混凝土生產(chǎn)的碳捕獲技術(shù)，智能混凝土能夠?qū)崿F(xiàn)零碳甚至負(fù)碳。

被動(dòng)式太陽能供暖技術(shù)也可以與智能混凝土應(yīng)用有效結(jié)合，以最大限度地提高建筑物的整體能源性能。

智能混凝土的未來

  隨著建筑行業(yè)朝著更可持續(xù)和技術(shù)集成的解決方案發(fā)展，智能混凝土作為一系列有前途但未經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)脫穎而出。雖然更先進(jìn)的功能（如自感應(yīng)和自修復(fù)混凝土）仍處于早期階段，因此難以推薦，但嵌入式混凝土物聯(lián)網(wǎng)傳感器等其他技術(shù)已經(jīng)證明了它們的價(jià)值。智能混凝土還能夠集成到眾多應(yīng)用中，從主動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)力模式的橋梁到檢測(cè)地震活動(dòng)的高層建筑。

• 在交通高峰時(shí)段監(jiān)控橋梁性能，使您能夠評(píng)估結(jié)構(gòu)健康狀況并及時(shí)實(shí)施維護(hù)

• 實(shí)時(shí)跟蹤路面狀況，優(yōu)化您的交通流量管理并減少磨損模式

• 分析地震對(duì)高層結(jié)構(gòu)的影響，為您提供即時(shí)的結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀況更新

• 持續(xù)評(píng)估停車場(chǎng)的完整性，幫助您在潛在問題變得嚴(yán)重之前識(shí)別它們

• 評(píng)估道路基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)載能力，使您能夠做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的維護(hù)決策

  智能混凝土解決方案正在將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程。這種集成支持更高效的維護(hù)計(jì)劃，降低運(yùn)營(yíng)成本，并提高整個(gè)建筑項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)安全性。建筑業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商應(yīng)密切關(guān)注該領(lǐng)域的發(fā)展，因?yàn)橹悄芑炷量赡芎芸炀蜁?huì)成為提高建筑使用壽命和效率的基石，同時(shí)降低整體維護(hù)和翻新成本。