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摘要：智能材料诞通过智能材料对建筑物的健康检测、智能诊断，可以做出最优的控制，对建筑物的维护具有重要的意义。提高社会效益、经济效益、环境效益和节约能源，并促进管理层的改善。以产业信息化的高速进步带动传统工业化的升级，对城市的经济建设和人民生活水平的提升带来了深远的影响。本篇论文通过介绍智能土木工程材料，研究了智能材料未来的发展方向及应用前景，智能材料的应用可以减少材料成本的浪费，发展出新型环保的材料，加强抗震减噪，可以建造出智能建筑。而智能材料的发展将为结构自我修复、自我愈合、自我调节功能的研究和设计提供基础，并将智能材料运用到各种建筑中，以提高建筑物的耐久度。
关键词：土木工程；智能材料；环保
1 研究背景
智能材料是社会发展进程中出现的一种新材料，也是未来社会高新技术材料发展的重要方向之一。智能材料的研究与应用会使得建筑功能材料和建筑结构材料两者之间的界限变得逐渐模糊，并且消失，实现工程结构的功能化以及多样化。将智能材料运用到土木工程建设中可以检测建筑物的日常情况，智能材料的发展将会使建筑物的智能监测与安全诊断成为一种可能，智能材料的研究应用与发展将为土木建筑结构的自我调节、自我修复、自我愈合功能的研究设计和应用奠定一定的基础。
2 智能材料
2.1智能材料的定义
智能材料是指可以在建筑物外部或内部出现损伤的时候，能够进行适当的判断和处理，并且可以自动做出合适的反应，自己可以面对当前的环境状况来做出一部分处理。
智能材料由多种普通材料组合而成。因为智能材料的组合比较复杂，所以智能材料从研究设计到制造加工都是材料科学最先进的发展方向。
2.2智能材料的内涵
具体来说智能材料需具备以下内涵：
（1）拥有感知功能，可以监测并快速识别建筑物内部及周边环境变化程度，如光、电、应变、应力、热等一些环境变化；
（2）拥有驱动功能，能够随着建筑物周边环境或者结构内部的变化而变化；
（3）将智能材料应用到建筑物中，智能材料能够按照事先设定的方式选择和控制建筑物的状况；
（4）建筑物中使用智能材料时，建筑物的反应比较灵敏，及时和恰当，使人们可以及时发现建筑物的安全状态，使建筑物始终保持良好的状态。
2.3建筑物中智能材料的构成
在智能材料普及的时代，建筑物中所使用的智能材料由基体材料、感知材料、驱动材料、其他功能材料和信息处理器五个部分构成。
2.3.1基体材料
基体材料主要是为了传递荷载，承担建筑物的荷载，因此一般应选用承载能力大的材料。但在一般情况下基体材料应该选择高分子材料，因为高分子材料密度小、拥有较高的力学性能、耐腐蚀性强。
2.3.2感知材料
感知材料和人的神经系统一样，可以传递建筑物的安全状态。感知材料主要是为了时刻感知建筑物的内外环境状态。截止目前常用在建筑中的感知材料主要有三种，即光纤材料、形状记忆材料、压电材料。
2.3.3驱动材料
因为驱动材料在一些条件下可产生应变和应力，驱动材料可以根据信息处理器发出的信息，对建筑结构做出一定的改变，所以它是智能材料不可或缺的一部分。社会目前常用的驱动材料主要有形状记忆材料、压电材料、电流变体等。
2.3.4其他功能材料
其他功能材料中主要包含有光纤、导电材料及半导体材料等。
2.3.5信息处理器
信息处理器将从建筑物中接受到的信息经过电脑分析后，反馈到监测中心。由电脑或者人做出处理的方法，在反馈给驱动材料并作出一定的反应，为建筑物的安全保驾护航。
2.4 智能材料的结构系统
智能材料-结构是在普通建筑物的基体材料中将传感原件、驱动原件和控制系统相结合的一种结构。将基体材料与智能材料-结构系统相结合，使基体材料即有了承载的能力，还有了自动分析、判断、识别等能力。智能材料-结构系统的重要性分为两类：第一类，由于智能材料-结构系统是多种学科的结合体，与许多前沿科技和高科技领域密切相关。如力学、人工智能、化学、物理、材料合成、电子学、仿生学及信息技术。第二类，因为智能材料-结构系统具有监测、预警、自我适应和自我修复功能，所以拥有着广阔的应用前景，极大的程度上提高了关键工程的结构构件的可靠性和安全性，极大的避免了重大事故的发生。
2.4.1 具有自我诊断和自我适应的“机敏混凝土结构”
机敏混凝土结构是将机敏材料与传感材料事先放置到到普通混凝土结构中，使得普通混凝土结构拥有某种机敏特性，成为智能混凝土。即拥有自我诊断、自我修复和自我适应的功能。
根据机敏混凝土自我诊断、自我适应的功能目标不同，机敏混凝土结构可以分为以下几种：拥有裂缝诊断、愈合和控制功能的智能机敏混凝土结构；对建筑物各结构的应力分布状况进行诊断分析功能的智能压敏混凝土结构；拥有对建筑物内外温度分布监测和建筑物内温度调节功能的智能温敏混凝土结构；拥有建筑结构变形监测和自我修复、自我适应功能的智能机敏混凝土结构；
2.4.2 具有感觉和自我调节功能的智能减震结构
智能减震结构由驱动器和传感器组成，传感器和人的神经系统一样，负责传递信息，驱动器将会根据收到的信息自动处理结构震动状态，并自动调节建筑物的结构构件所受的力，从而实现减少结构构件震动的次数。到目前为止智能减震结构可以分为三类，即智能主动减震结构、智能半主动减震结构和智能被动减震结构。
3 绿色智能材料
3.1智能混凝土
所谓的智能混凝土是指在普通混凝土的基础上加入一些智能材料，使普通混凝土变成智能混凝土，拥有普通混凝土所不具备的功能。而智能混凝土又可分为三种：自我感应混凝土、自我修复混凝土和自我调节混凝土。
3.1.1自我感应混凝土
混凝土其本身并不具备任何感应功能，之所以称为自感应混凝土是因为在混凝土中添加了一些高性能导电材料使其拥有导电性能，因此使得普通混凝土具有了感应功能。常见的导电组主要有碳类导电组、金属类导电组和聚合物类导电组。
3.1.2自我修复混凝土
自我修复混凝土就是在混凝土结构受到破坏后，可以进行自我修复的一种新型建筑材料。自我修复混凝土主要采用的是粘接材料和基材相复的方式制成，对受损的建筑材料可以起到修复的功能。
3.1.3自我调节混凝土
自我调节混凝土指能够根据建筑物的内外部环境及所受的力进行自我调节。在混凝土结构负荷正常的情况下，还应该具备抵抗外部环境所带来的恶劣条件，将混凝土的自我调节作为首要目的，使混凝土的承载能力和结构抗震动能力进一步提高。因为普通混凝土属于惰性材料，要想普通混凝土具备自我调节，需要在普通混凝土中加入相应的驱动功能材性料。自我调节混凝土还可以对室内外环境及结构的安全性进行实时监测，根据实时情况做出相应的调整，并且改变结构的自振频率。
3.2智能装饰装修材料
随着智能材料的发展，逐渐出现智能建筑。出现智能建筑当然少不了智能装饰装修材材料，以下就是几种智能装饰装修材料。
3.2.1智能玻璃
在1992年，加利福尼亚大学的研究人员研制出了智能玻璃这种玻璃可以根据每天不同时刻太阳辐射量的不同来改变颜色。智能玻璃的特点是：当在中午时，面向阳光的窗户，会随着阳光照射量的增加自动变暗；与此同时，处于阴影下的玻璃开始变亮，以达到根据玻璃的明暗变化来改变室内的亮度。在冬天的时候，朝向阴面的玻璃还可以为建筑物提供大部分的太阳辐射量，获得漫射之后的一些阳光。冬天的时候，安装有智能玻璃的建筑还可以减少供暖量。智能玻璃的应用给人们的生活及建筑带来了很大的便利，智能玻璃的应用可以给建筑工程减少很多的成本，也为绿色建筑的改革提供了新的发展思路。
3.2.2智能乳胶漆
在2003年市场上出现了一种新型乳胶漆，即变色龙乳胶漆。顾名思义就是这种乳胶漆可以变幻墙体光泽亮度，改变室内的光线。变色龙乳胶漆又被称为美尔丝高级内墙丝光漆，是由汕头市适邦化工有限公司合成化学实验室和日本制漆专家共同开发研制的。该乳胶漆可以根据室内光线的变化程度来反射或吸收光线，使得室内光线处在一种平衡的状态。除此之外，这种乳胶漆还具有无毒、无味、防火和耐刷洗的特性。
4 结论与展望
4.1结论
本篇论文通过介绍智能材料以及智能材料-结构系统，让人们正确具体的认识到智能材料所给人们生活带来的便利。高科技智能材料在土木工程领域的研究与应用将对土木工程具有重要的意义和深远的影响。智能材料的研究与应用将会导致建筑结构的概念发生根本性变化，还会引发一场关于工程结构构造设计的深刻变革。
4.2智能材料的展望
随着社会的发展，智能城市的出现，使得智能材料的出现就成为了一种必然。而人口的急剧增加，全球资源的匮乏、能源的短缺现象日益严重，大量建筑废旧物无法处理，废旧物的处理及再生利用成为一个迫在眉睫的问题。智能材料的出现有望解决废旧建筑材料的处理不及时或者无法处理的问题。
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