混凝土是世界上最常见的建筑材料，它的耐久性非常高，但也并不是坚不可摧的。如果混凝土受到压力产生裂缝，维修起来将是非常危险和昂贵的。而科学家却通过添加碳纤维和活性外加剂，让混凝土变得“聪明”起来。这种智能混凝土不仅能够探知应力和温度的变化，还能在有了裂缝后实现自我治愈。

有了裂缝的混凝土地面

随着智能元件的出现和发展，人们已经探索出了一些可以监测混凝土内部环境的传感器。比如具有超长耐久性与稳定性的光纤传感器，但科学家不满足于这种借助昂贵外部材料的方式，尝试研究让混凝土自身变成“传感器”，这样就可以精确地感知混凝土及其内部环境的真实状态了。还真让科学家有了重大发现：

探知混凝土状态，最核心的就是要探知混凝土内部的应力变化。为此，科学家们在混凝土中掺加了水泥基渗透结晶防水材料（CCCW），和具有导电相的碳纤维，使得成型后的混凝土能够具有稳定的应力应变，以及温度的感知功能，成为“自感知混凝土”。

由于掺加了导电的碳纤维，自感知混凝土具有一定的导电性。当混凝土内部的应力应变发生改变时，混凝土内部的微裂纹就会扩张或闭合，进而影响碳纤维的形态，使得混凝土的导电性发生改变。只要测量某段混凝土的导电性，就可以获知这段混凝土的应力和损伤状态。

除了探测应力外，碳纤维的导电性还被用来探测结构物温度的变化。当碳纤维混凝土的两端存在温差时，就会产生电位差，热端为正极，冷端为负极。直接测量混凝土的电位差，就可以获知混凝土内部的温度变化。这对于研究混凝土内部的温度场，进而有针对性地控制其温升、减少大体积混凝土的裂缝发生十分有帮助。

让混凝土变“聪明”的材料——碳纤维

混凝土能够变“聪明”，很大程度上要归功于这种特殊的材料——碳纤维。由于碳纤维具有导电性和温敏性，混凝土内部的各项参数才能传达出去。事实上，碳纤维还不止能让混凝土变聪明。研究表明，采用碳纤维的混凝土比普通混凝土的抗拉强度提高了2-4倍，极限拉应变提高20-40倍，使得原本脆性的混凝土具有了良好的弹塑性。

仅仅能够探知压力还不够，科学家们还想要混凝土变得更智能一点，试图让混凝土自己生了“病”，自己就能治好，连找人修复的事儿都省了。

混凝土作为一种脆性材料，它的裂缝是本身力学性质决定的，不可避免。对于普通混凝土，外界的水分和二氧化碳也可以沿裂缝进入混凝土，并与水泥组分结合形成碳酸钙结晶，进而让裂缝愈合。然而，这一过程通常极为缓慢，往往还没等裂缝愈合，外界的有害离子就已经顺着裂缝侵入混凝土内部，破坏浆体和钢筋了。

不过，这种渗透结晶的原理倒是可以加以利用来修复混凝土。科学家们在混凝土中掺入活性外加剂，或在结构的外部涂敷一层含有活性外加剂的涂层。在一定的养护条件下，以水为载体，通过渗透作用，特殊的活性化学物质在混凝土的微孔和毛细孔中传输，帮助未完全水化的水泥颗粒继续水化。一般状态下，这些活性化学物质处于休眠状态；混凝土一旦开裂，有水渗入时，就会迅速水化生成新的结晶，对裂缝自动填充，实现自修复。

还有人尝试将混凝土修复材料封装在胶囊或者玻璃空心纤维管中。在混凝土发生较大变形时，胶囊或纤维管会发生破裂，修复剂流出，很快裂口即可重新粘合。同济大学的研究更为神奇：它复合了自然愈合、基体增强和有机物释放等机制，在混凝土中形成了自增强、自愈合网络，使得混凝土发生破坏之后重新愈合时甚至可以提高混凝土材料的性能。

现如今，机敏混凝土的使用已经成为了建筑材料的大趋势，各种智能混凝土纷纷涌现。比如自调节混凝土，可以自主诊断并调节环境温度，可被用于道路融化雪冰、调节室内温度；自阻尼混凝土，它通过改变组分，提高自身阻尼系数，可以起到良好的抗震减灾功能。