开展具有应力应变损伤及温度自诊断、温度及变形自调节、阻尼与刚度自增强、裂纹与钢筋自防护的机敏混凝土及其结构的研究;探索材料组成性能与结构应用的关系与机制;解决机敏混凝土及结构应用的关键技术;获取具有自诊断、自调节、自增强、自防护的机敏混凝土结构系统设计的新原理新技术及新方法。这对重大工程结构的完整性耐久性具有重要意义。
系统研究了机敏混凝土材料的制备和多种功能特性,提出了导电微观机理意义上的材料导电率的理论公式。利用机敏混凝土的多功能特性,实现了对机敏混凝土结构的应力应变、损伤、温度等参数的综合自诊断,在结构层次上解决了压敏性和温敏性的耦合问题,建立了机敏混凝土健康监测结构系统,并成功地运用于高速公路和大型桥梁。开展了用红外热像和电阻率层析成像技术对机敏混凝土结构的健康状况进行实时、全场可视化诊断的探讨。利用机敏混凝土的电致及电力效应,实现了对机敏混凝土结构的温度分布和变形控制的自调节,建立了机敏混凝土梁、板、柱结构的温度自调节和变形自调节的控制系统。通过添加碳黑等纳米材料,改善了机敏混凝土的压敏功能特性,提高了机敏混凝土的强度和耐磨度、抗渗性以及抗冻性;通过添加改性硅粉和苯丙乳液提高了混凝土框架结构的刚度和阻尼比,实现无控制装置的结构自减振目标。利用机敏混凝土的导电性和电沉积技术,实现了混凝土结构的裂纹尖端钝化和自修复;研制成功水泥基p-n结,综合机敏混凝土的功能特性,在实验室条件下,可实现钢筋自防护目标。建立了机敏混凝土结构温度、变形自诊断自调节一体化系统,以及钢筋阴极保护的自诊断自防护系统。