电阻率层析成像技术在混凝土损伤探测中的应用研究

摘要

混凝土结构无损探测技术对于保证结构的安全性和耐久性具有重要意义。电阻率层析成像技术（ERT，Electrical Resistance Tomography），作为一种新兴的工业化无损检测技术，在混凝土结构损伤探测中具有广阔的应用前景。而混凝土结构本身导电性能较差，在将电阻率层析成像技术应用于混凝土结构损伤探测之前，还需要进行大量深入的研究工作。基于此，本文对混凝土结构的导电性能进行了初步研究，采用开发的电阻率层析成像系统和自行设计的三种测量电极对混凝土试块的人工预埋孔洞损伤和裂缝损伤进行了成像探测，并结合图像评价指标对探测图像的质量进行客观评价和对比，对影响探测图像质量的因素做了分析和讨论。
　　本文通过对混凝土结构导电性能的研究，可为电阻率层析成像探测系统提供数据参考，为成像系统中结构模型电参数的设置提供试验依据。文中采用四电极法对试块电阻率变化规律进行连续测量，并研究了含水率对电阻率变化影响，最终得到以下结论：电阻率早期变化连续，电阻率值较低，后期随着龄期的增长，电阻率变化速度加快且增值较大，随后变化逐渐趋缓且增值变小。前期电阻率值较低，有利于电阻率层析成像的应用，后期电阻率虽然值比较大，但由于其变化速度减缓，处于相对稳定阶段，可调节电阻率层析成像中对电阻率的参数设置，适当调大图像重建算法中的修正量，从而实现对高电阻值混凝土结构的损伤探测。
　　本文通过对预埋孔洞损伤及裂缝损伤进行电阻率层析成像探测试验，探究了系统对孔洞损伤及裂缝损伤的探测能力，并通过图像评价指标对试验结果进行分析讨论，主要得到以下结论：所开发的电阻率层析成像系统能够有效探测出孔洞损伤的位置和大致形状，但成像精度还有待提高；电场的软场特性的确对电阻率层析成像技术有不良影响，在今后试验中需设法降低或规避其影响；系统能够探测到裂缝的大体位置，但对其形状及其长度的成像结果还需要进一步提高。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2混凝土结构探测技术发展现状

1.3关于电阻率层析成像技术的国内外研究进展

1.4 本文主要研究内容

第二章 电阻率层析成像技术

引言

2.1 电阻率层析成像技术的基本原理

2.2 电阻率层析成像测试系统

2.3 电阻率层析成像技术在混凝土结构中应用的难点

2.4 本章小结

第三章 普通混凝土电阻率变化规律及其影响因素

引言

3.1混凝土导电机理

3.2 混凝土电阻率测试方法

3.3 混凝土试件制备

3.4 含水率对混凝土导电能力影响

3.5 本章小结

第四章 混凝土电阻率层析成像损伤探测

引言

4.1 混凝土孔洞损伤探测

4.2 混凝土裂缝损伤探测

4.3 混凝土损伤探测结果评价指标

4.4 混凝土损伤探测结果分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录