零碳科技：智能混凝土

很多时候，智能建筑的对话围绕着可以在建筑物内安装的技术，以提高管理效率、改善租户体验，以及这些技术如何创造效率，从而节省建筑运营成本。但是，这些技术的存在还可以帮助保护和维护物理建筑本身。例如，智能混凝土正在引起工程师们的兴趣，因为可持续性、建筑寿命和降低整体维修成本仍然是建筑业主和运营商的首要考虑因素。

嵌入式 IoT 传感器

传统混凝土仅用作结构元件，而智能混凝土的复杂监控和传感功能将其转变为智能诊断系统。集成的智能传感器可以在施工或重建过程中以及施工完成后收集大量数据点,持续收集有关结构状况的基本数据，包括温度波动、湿度水平结构状况和应变测量。

例如，巴塞罗那的圣家堂（La Sagrada Familia）是一座最初建于 1883 年的标志性教堂，最近在翻新项目的具体应用中使用了嵌入传感器的传感器。这些传感器旨在监测混凝土应用的强度并确定混凝土养护过程的理想条件。

传感器通过分析以下条件来监控并帮助调整固化过程：

  这项技术特别有价值的是它的物联网连接，能够通过传感器远程监控混凝土的性能。这些先进的系统提供准确的强度评估，而无需依赖传统的测试方法，因为传统的测试方法既耗时又不太精确。通过全面的结构健康监测 （SHM），能够在结构完整性发展成重大问题之前检测到它们的细微变化。

  通过这些监控系统收集的数据不仅用于即时分析，还有助于优化施工。使业主或建筑运营商能够根据实际性能数据微调固化条件并实施主动维护策略。这种系统化的监控方法可提前潜在问题，通过明智的决策最大限度地提高结构的耐用性并延长其使用寿命。

自感应和自修复混凝土

  除了嵌入标准混凝土中的智能传感器（类似于整个智能建筑中部署的其他物联网传感器）之外，混凝土还可以与传感和自愈剂混合，以主动监测应力断裂，甚至可能在无需人工干预的情况下自行修复新形成的裂缝。

自感应混凝土：

  将碳纤维和纳米管等填料混合到混凝土中，形成一种可以导电的结构，可以持续监测以创建混凝土结构的 3D 表示。当这些填料受到应力或破裂时，它会改变该区域的电阻，这表明存在损坏。软件可以检测应力或裂纹的精确位置和大小，从而在问题恶化之前快速修复。

自修复混凝土：

  除了导电注入混凝土之外，某些细菌、矿物和聚合物也可以添加到混凝土中，从而赋予结构自主自愈能力。当混凝土开始形成裂缝时，这些试剂被激活以填充裂缝，以保持其结构完整性。虽然有些试剂只能被激活一次，但其他试剂（如细菌）可以在混凝土的整个生命周期内繁殖，这有助于在结构的整个生命周期内进行自我修复。

环境影响和可持续性

  智能混凝土的环境优势远远超出传统建筑材料，它结合了低能耗和低碳的替代品，大大减少了通常与传统混凝土制造工艺相关的环境影响，可显著减少碳排放和资源消耗。

  智能混凝土整合回收混凝土细骨料 （RCA），在降低成本的同时有效地重新利用拆除垃圾。能够在这些混合物中开创性地使用微胶囊相变材料 （PCM），通过温度调节有助于提高建筑物的能源效率。随着研究人员开发专门用于智能混凝土生产的碳捕获技术，智能混凝土能够实现零碳甚至负碳。

被动式太阳能供暖技术也可以与智能混凝土应用有效结合，以最大限度地提高建筑物的整体能源性能。

智能混凝土的未来

  随着建筑行业朝着更可持续和技术集成的解决方案发展，智能混凝土作为一系列有前途但未经验证的技术脱颖而出。虽然更先进的功能（如自感应和自修复混凝土）仍处于早期阶段，因此难以推荐，但嵌入式混凝土物联网传感器等其他技术已经证明了它们的价值。智能混凝土还能够集成到众多应用中，从主动监测应力模式的桥梁到检测地震活动的高层建筑。

• 在交通高峰时段监控桥梁性能，使您能够评估结构健康状况并及时实施维护

• 实时跟踪路面状况，优化您的交通流量管理并减少磨损模式

• 分析地震对高层结构的影响，为您提供即时的结构运行状况更新

• 持续评估停车场的完整性，帮助您在潜在问题变得严重之前识别它们

• 评估道路基础设施的负载能力，使您能够做出数据驱动的维护决策

  智能混凝土解决方案正在将传统的基础设施监控转变为主动的数据驱动流程。这种集成支持更高效的维护计划，降低运营成本，并提高整个建筑项目的整体结构安全性。建筑业主和运营商应密切关注该领域的发展，因为智能混凝土可能很快就会成为提高建筑使用寿命和效率的基石，同时降低整体维护和翻新成本。