利用压电智能骨料对混凝土结构的湿度与腐蚀监测研究

摘要

混凝土结构是目前应用较广的结构形式之一。然而随着建筑物的老化和环境污染的加重,混凝土结构的实际服役寿命会比预期寿命有所缩短,因此混凝土结构耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注。如何建立有效的监测系统,对结构进行实时在线监测,损伤评估和寿命预测是目前结构健康监测领域面临的主要难题。本文利用一种新型压电智能骨料传感器对混凝土结构的湿度和腐蚀进行了监测研究,并且在监测系统搭建、信号处理与分析以及结构健康状态评定等方面进行了初步探索,具体工作为:
　　(1)应用压电智能骨料传感器对素混凝土结构进行了湿度监测研究。制作了两根素混凝土短柱,将压电智能骨料传感器预置于短柱内部,采用一套功能完善的结构健康监测系统,对不同湿度条件下的混凝土柱进行主被动监测。然后对接收信号进行数据处理,分析了混凝土内部湿度与传感敏感因子之间的相关性。试验结果表明,该传感器对混凝土内部湿度十分敏感,随着混凝土内部湿度的增长,接收信号的幅值、能量以及平均功率等监测指标均表现出下降趋势,可以将这些参数可以作为混凝土内部湿度状况的评价指标。
　　(2)应用压电智能骨料传感器对素混凝土结构进行了腐蚀监测研究。制作了一批素混凝土短柱,并采用盐雾干湿交替腐蚀模拟极端恶劣环境下混凝土结构的腐蚀状况,通过应用前述压电智能骨料传感器和监测系统,对不同腐蚀龄期下的混凝土柱进行了主动监测;同时对相同腐蚀龄期的短柱进行了单轴抗压试验,探究不同腐蚀程度下素混凝土柱的抗压强度的变化。监测结果表明,随着腐蚀龄期的增长,监测信号的幅值和能量指标均有所下降;同时结合抗压试验结果,分析了不同腐蚀程度的素混凝土短柱的抗压强度与监测指标之间的相关性,对该传感器在混凝土结构腐蚀监测方面的应用进行了初步探索。
　　(3)应用压电智能骨料传感器对钢筋混凝土结构进行了锈蚀监测研究。制作了一批钢筋混凝土短柱,采用恒电流通电法对柱子进行电化学加速腐蚀,并在不同锈蚀率条件下应用压电智能骨料传感器进行监测。实验结果表明,随着钢筋锈蚀率的增长,该传感器的相关监测指标均表现出明显下降。同时分析了混凝土中钢筋的锈蚀程度与传感敏感因子之间的相关性,提出了该传感器用于钢筋混凝土结构锈蚀监测的相关评价指标。

目录

利用压电智能骨料对混凝土结构的湿度与腐蚀监测研究

RESEARCH ON HUMIDITY AND CORROSION MONITORING OF CONCRETE STRUCTURES USING PIEZOELECTRIC SMART AGGREGATES

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源与本文主要研究内容

第2章 素混凝土短柱湿度监测试验

2.1 引言

2.2 试验原理

2.3 试验设计

2.4 试验结果

2.5 数据处理及分析

2.6 冲击荷载响应监测

2.7 本章小结

第3章 素混凝土短柱腐蚀监测试验

3.1 引言

3.2 试验原理

3.3 试验设计

3.4 试验结果及分析

3.5 本章小结

第4章 钢筋锈蚀监测试验研究

4.1 引言

4.2 试验原理

4.3 试验设计

4.4 试验结果及分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致 谢