美国专家研究能喊救命的混凝土桥梁

　　1994年，韩国的一座钢筋混凝土桥梁在汽车经过时突然断裂，结果连人带车坠入滚滚的江流中，造成严重的人员伤亡。这一起惨案轰动了世界，汉城的几名政府官员还因此引咎辞职，因为公众认为这些官员平时对桥梁的安全管理没有负起应负的责任。但也有人认为，如果桥梁在刚刚出现裂纹还没有断裂之前，自己能大呼“哎哟！救命呀！”向人们报警，提醒管理人员赶紧抢救，也许就有可能避免一次恶性事故；或者，桥梁更“主动”一点，在出现裂纹后，自己能立即自动修补并加固如初，那也有可能避免桥毁人亡的惨剧。也许有人会说，无生命的桥梁会自己喊“救命”，能自己修补裂纹，岂不是“天方夜谭”，纯属幻想吗？

　　其实，幻想往往是发明之母，美国一些桥梁专家还真的在研究能喊“救命”和能自动修补裂纹的桥梁。在各种建筑物尤其是桥梁中，钢筋混凝土一向是“唱主角”的材料。它虽然很坚固，但在长期繁忙的交通、载重车辆引起的振动下，也会发生疲劳损坏。为了确保各种桥梁的安全，美国伊利诺伊大学的建筑学家卡罗琳·德赖从90年代初开始研究能“呼救”和自我修补的智能型混凝土。他的思路是：在混凝土中埋入大量空心纤维，空心纤维中事先装有“裂纹修补剂”。当混凝土开裂时，空心纤维也会开裂，这时会发出报警信号，并流出修补裂纹的黏结剂，把裂纹牢牢粘在一起，防止裂纹进一步扩大。

　　这种智能材料称为被动式智能材料。美国的另一些桥梁专家则在研究一种主动式智能材料。他们的方法是在混凝土中埋入光导纤维或微型电子芯片和传感器，在桥梁出现问题时，能使桥梁自动加固；其中一种方案是模仿人的行为。比如，人的两条腿，当一条腿受伤不能承受更多的压力时，人会自动把重量的大部分转移到健康的腿上，以避免伤腿进一步受损。

　　桥梁专家认为，如果桥梁的某些局部受损，可使桥梁的另一些部分自动加固，使桥梁总的强度不会降低，这一点现在已不存在太大的技术困难。随着电脑技术的迅速发展，现在完全可以制造出极微小的信号传感器及微电子芯片和计算机，把这些一一埋入桥梁材料中。信号传感器可及时发出报警信号，而桥梁材料则用各种功能材料构成。例如用形状记忆材料或在电压作用下能够从液体转变成固体而自动加固的压电材料。埋在桥梁混凝土中的传感器得到某部分出现裂纹的信号后，计算机就会发出指令，使事先埋入桥梁中的微小液滴变成固体而自动加固或使形状记忆合金发生相变增加桥梁强度。

　　我国的材料科学家也在研究用形状记忆合金制造的可自行诊断的材料。方法是在玻璃纤维增强环氧树脂复合材料中埋入镍钛形状记忆合金丝及光纤和电阻应变丝传感器阵列，它们可以检测材料中的受损部位，然后由计算机控制的执行系统，对相应的受损位置的形状记忆合金进行加热，激发它产生相变，使复合材料结构中的受力状态自动适应原有设计的受力条件，恢复正常，保证安全。