水环境下碳纤维混凝土机敏性的实验研究

摘要

随着混凝土材料科学的发展,混凝土材料越来越多的在大型结构工程中得到了广泛的应用。同时混凝土材料本身存在着固有的缺陷,如抗裂性差等问题。这些问题带来的危害日益突出,严重影响了大型混凝土结构的安全性和耐久性。因此进行重大工程结构设施的安全健康监测研究成为了一项涉及国家可持续发展的重要科技问题。碳纤维混凝土在实现土木工程无损的、在线的监测和修复方面有着广阔的应用前景,因此日益引起人们的重视。
　　 在混凝土中加入碳纤维,一方面可以提高混凝土的强度,还能提高其抗渗性能,使之更加适用于水下混凝土结构；另一方面碳纤维能显著提高混凝土的导电性能,根据其电阻的变化规律用于对结构的无损检测。本文针对碳纤维混凝土(CFRC)的抗渗性能和导电性能进行试验分析,以及在水环境下碳纤维混凝土的裂缝诊断进行研究。通过与普通混凝土进行对比分析,研究了碳纤维混凝土在抗压强度和抗渗性能的优越性；以及碳纤维的掺量、纤维长度等因素对混凝土抗渗性能的影响。在碳纤维混凝土导电性方面,通过试验研究了混凝土龄期、碳纤维掺量、含水率和外界水压力等因素对混凝土导电性能的影响,并用绝缘材料模拟混凝土中的裂缝,通过其导电性的变化分析裂缝的大小等状况。这些研究为以后碳纤维智能混凝土应用于水环境下工程结构监测提供了理论依据。
　　 试验结果表明:碳纤维混凝土在强度和抗渗性方面具有明显的优越性,加入适量碳纤维能显著提高混凝土强度和抗渗性能；碳纤维混凝土的抗渗性能主要取决于碳纤维的掺量和长度。混凝土的导电性随着碳纤维掺量增大而提高,当碳纤维体积分数达到渗流临界值后,继续增加碳纤维,混凝土导电性能不再发生明显提高:混凝土的含水率越大,其导电性能越好；绝缘片的面积大小是影响有缺陷碳纤维混凝土导电性能的最主要因素,绝缘片的位置和数量对其影响较小。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容

1.3.1 主要工作

1.3.2 主要技术路线

1.3.3 拟解决的主要问题

1.4 特色与创新

第2章 碳纤维混凝土的抗渗性实验研究

2.1 混凝土渗透性概述

2.1.1 混凝土渗透性的含义

2.1.2 混凝土渗透性的影响因素

2.2 碳纤维水泥基复合材料的渗透性

2.3 碳纤维混凝土抗渗性的实验

2.3.1 实验方法

2.3.2 试件制作

2.4 实验结果与分析

2.4.1 碳纤维混凝土强度实验结果与分析

2.4.2 碳纤维长度对抗渗性能的影响

2.4.3 碳纤维掺量对抗渗性能的影响

2.5 碳纤维混凝土渗透计算模型

2.6 本章小结

第3章 碳纤维混凝土导电性实验研究

3.1 导电混凝土概述

3.1.1 导电混凝土的含义

3.1.2 导电混凝土研究现状

3.2 聚合物复合材料的导电性能

3.2.1 电阻率的概念

3.2.2 体积电阻率与表面电阻率

3.3 碳纤维混凝土的导电机理

3.4 实验方法和过程

3.4.1 实验材料

3.4.2 实验操作过程

3.5 实验结果及分析

3.5.1 碳纤维掺量与导电性的关系

3.5.2 龄期与导电性的关系

3.5.3 含水率与导电性的关系

3.6 本章小结

第4章 水环境下碳纤维混凝土裂缝诊断实验研究

4.1 研究的背景和意义

4.2 电阻测量方法

4.3 实验方案

4.4 实验过程

4.5 实验结果与分析

4.5.1 绝缘面积对CFRC导电性能的影响

4.5.2 绝缘片数量和位置对CFRC导电性能的影响

4.5.3 水压力对CFRC导电性能的影响

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

科研情况说明

致谢

学位论文评阅及答辩情况表