基于声发射技术湿热养护环境下混凝土单轴受压试验研究

针对复杂地质条件下引水隧洞中存在的高地温问题研究较少,通过在高温高湿、低湿两种工况下养护7、28 d混凝土试件单轴压缩试验,利用声发射能量信号来研究受压全过程混凝土内部裂纹、结构破坏以及自身性能的规律。研究结果表明:声发射能量信号变化是表征两种湿度养护环境下混凝土单轴压缩试验在不同受压阶段混凝土内部裂纹变化的试验现象。由于高地温工况下高湿和低湿对混凝土结构的影响,声发射能量信号差异很大;高湿工况声发射能量的峰值明显低于低湿工况的峰值。     

基于声发射技术的混凝土动态劈拉试验研究

为了研究混凝土材料在受拉状态时的动态力学性能,采用新型动态无损检测声发射技术进行了不同加载速率下(10^-5/s ,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)混凝土劈拉试验,根据实时采集的声发射数据建立了不同加载速率下应力及同步声发射参数与时间的对应关系,并在此基础上分析了混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及规律。结果表明混凝土在劈裂抗拉破坏过程中不具有典型的三阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能真实地反映混凝土劈拉破坏特性。     

基于红外热像的衬砌混凝土抗压损伤试验研究

采用红外热像仪获得衬砌混凝土试块在受荷载作用过程中的红外热像图,通过对比分析研究红外热像图与衬砌混凝土受荷载时的破坏情况,并引入平均红外辐射温度和熵理论。结果表明,衬砌混凝土的应力~应变曲线每一阶段变化都有一幅红外热像图与之对应;平均红外辐射温度不能反映出混凝土表面因裂纹导致的温度分异情况,而熵值可以较好地反映出试块表面温度的不均匀程度。     

再生混凝土材料声学特性参数分析

为在混凝土无损检测中采集到高信噪比的声发射信号,对再生混凝土材料的声学特性参数进行了试验研究。通过模拟加载确定了声发射检测环境的门槛值,采用断芯试验测试了再生混凝土材料的检测时间参数,包括峰值鉴别时间(PDT)、撞击鉴别时间(HDT)和撞击闭锁时间(HLT);同时确定了信号在再生混凝土材料中的传播波速,为再生混凝土材料声发射检测参数的设置提供了一定的试验依据。该声发射检测参数设置具有操作简单易行、实时动态、对原有建筑物损伤小等特点,在混凝土结构声发射检测中具有较好的适用性。     

高强混凝土的声发射特性试验研究

通过高强混凝土试块在受压状态下的声发射特性试验测试了混凝土的抗压强度和撞击数、事件数等声学特性参数。试验结果表明:高强混凝土受压强度与声学特性参数之间具有一定的相关性,可用于评判结构或构件的稳定性和安全性;声发射技术作为一种无损检测方法,具有操作简单、实时动态检测、对原有建筑物损伤小等优点。     

基于声发射的蒸养混凝土受压损伤特性试验研究

为研究矿物掺合料对蒸养混凝土抗压性能的影响,对不同养护制度和配合比混凝土进行了单轴压缩声发射试验,利用声发射信号参数和高斯混合模型探究混凝土的损伤演化特性。试验结果表明：蒸养混凝土抗压强度普遍低于标养混凝土,矿物掺合料的加入能够补偿蒸汽养护导致的强度损失,且复掺粉煤灰和矿粉的补偿效果更好;受压全程中张拉破坏始终占据主导,而剪切破坏占比随加载时间呈递增趋势;声发射参数中,累计振铃计数、b值变化幅度和剪切破坏形式占比均与抗压强度呈负相关关系,可作为评价混凝土抗压性能的重要参数。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

基于声发射参数的不同级配混凝土动态劈拉试验研究

对不同级配(二级配、三级配、四级配)的混凝土在不同应变速率下(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下进行了劈拉试验。对混凝土劈拉强度及轴向应变进行了深入分析,并利用实时采集的声发射数据分析了大体积混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及破坏规律。结果表明:随应变速率的增加混凝土劈拉强度呈增加的趋势,混凝土级配越高劈拉强度变化的奇异性越大;混凝土劈裂抗拉破坏过程不具有典型未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段的3阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能较真实地反映混凝土劈拉破坏全过程。     

基于Matlab的混凝土声发射信号小波阈值去噪效果研究

在对混凝土类材料进行损伤声发射检测过程中,仪器收集的信号通常包含噪声信号,影响声发射分析的精度。本文基于Matlab小波分析,阐述一些主要的阈值选取方案,对不同阈值选择方案的去噪效果进行分析、评价、对比与总结,找出较为有效的混凝土声发射信号阈值去噪策略,有利于促进混凝土声发射信号的研究。     

堆石混凝土劈裂抗拉破坏过程中声发射特征分析

【目的】通过研究堆石混凝土(RFC)和自密实混凝土(SCC)在劈裂抗拉破坏过程中产生的声发射信号,并进一步确定最终的裂缝形态,有助于深入了解RFC和SCC的劈裂破坏特征,从而确保结构的可靠性和安全性。【方法】制作了边长为600 mm的RFC和SCC立方体试件,研究了RFC和SCC在劈裂抗拉破坏过程中声发射参数(振铃计数和累计振铃计数)与位移荷载曲线的关系;利用声发射信号的统计方法(RA和AF)分析确定了RFC和SCC裂纹演化特征;基于RA-AF值的混合高斯模型(GMM)辨识了劈裂抗拉破坏过程中RFC和SCC的开裂模式(拉伸型开裂或剪切型开裂)。【结果】结果显示：在劈裂破坏过程中,RFC声发射振铃计数分布不均,呈现分段式变化特点,累计振铃计数呈现明显阶梯状上升,SCC声发射振铃计数分布均匀,累计振铃计数平缓上升;RFC和SCC的拉伸型裂纹区域对应RA-AF数据点向AF轴靠拢,剪切型裂纹区域对应RA-AF数据点向RA轴靠拢,均表现出明显的原点集中现象。【结论】结果表明：(1)RFC和SCC劈裂抗拉破坏强度分别为其立方体抗压强度的0.065、0.067;(2)在劈裂抗拉破坏过程中,RFC的破...     

混凝土单轴循环加卸载试验及声发射特性

利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴试验系统和SAEU2S声发射信号采集系统, 研究了单轴循环荷载作用下混凝土强度变化及声发射特征。结果表明:混凝土在单轴循环荷载作用下,其抗压强度与回弹值的比值随应变速率的增加而增大,通过线性拟合发现混凝土抗压强度与回弹值的比值率效应表现明显;混凝土在单轴循环加卸载过程中,声发射定位研究揭示了混凝土开裂位置及发展状况,并将混凝土变形分为4个阶段进行研究,结合每个阶段声发射累积定位数情况,分析了混凝土损伤变化;对循环加卸载过程中声发射累积定位数的分析发现,卸载后再次至最大历史应力水平前大量声发射信号产生说明混凝土不满足Kaiser效应;基于声发射定位数与应力随时间变化关系的研究认为,混凝土强度与应力水平有关,与内部结构也有关。     

超声波激励下混凝土裂纹发热过程的试验研究和有限元分析

在混凝土超声红外热像试验基础上,针对混凝土试件特点,研究有限元数值计算方法,分析超声波激励下混凝土裂纹发热过程,对比发现试验结果和计算结果吻合的很好。说明建立的有限元数学模型合理,具有模拟内部缺陷发热过程的潜在能力,为超声红外热像检测技术在混凝土中的应用和推广提供了有价值的参考依据。     

混凝土试件的声发射特性试验研究

声发射技术是近年发展起来的一种动态无损检测方法,可用于材料性能评价和结构损伤检测。通过研究混凝土芯样试件在不同压力条件下产生的声发射计数和声信号强度,以及重复荷载作用下的凯塞效应,可以了解混凝土材料的声发射特性,为研究混凝土材料的损伤规律、断裂机理提供基础资料,并为利用声发射技术动态监测大坝混凝土裂缝的形成和扩展的可行性提供佐证。     

基于红外热成像的混凝土坝保温层缺陷检测方法

坝面保温层是保障高寒区混凝土坝长期安全运行的重要工程措施。紫外线照射会使保温层老化,削弱保温能力,引起坝体混凝土开裂,需要及时检测老化的保温层并进行修复。为此,基于红外热成像及图像处理技术,提出了一种非接触式的保温层缺陷快速检测方法。采用红外热像仪采集保温层表面热像图时间序列,对热像图序列进行二维傅里叶变换得到振幅图和相位图。根据像素点的所占比例和分布规律,采用K-means聚类方法对所得到的的振幅图和相位图进行聚类处理,以图像的方差筛选最优的振幅图和相位图,以此识别保温层缺陷。有限元模拟和两类保温层热成像试验的结果表明,这种非接触式的保温层缺陷快速检测方法能够准确地检测保温层中缺陷的大小和位置,可发展为一种适用于实际的混凝土坝保温层缺陷检测技术。     

温度对混凝土力学性质影响的颗粒流模拟研究

为探索混凝土在热力耦合作用下的宏观力学性质和微裂纹的变化规律,采用PFC软件中的热模块,对5种温度下的混凝土试块进行了数值模拟分析。研究结果表明:(1)温度和峰值强度呈现负相关关系,单轴抗压强度和弹性模量随温度的变化服从幂函数关系,且温度对于强度和变形参数的影响不同,强度相较于变化参数而言,对温度更加敏感。(2)随着温度的升高,由热破裂所造成的损伤不断增加,热损伤集中在界面过渡区。随着温度的升高,混凝土的破坏模式由剪切破坏逐渐转变为劈裂破坏。(3)600℃属于临界温度,在600℃之前,宏观力学性质和微裂纹扩展均变化剧烈;超过600℃以后,宏观力学性质的劣化和微裂纹的发展均放缓。     

基于声发射信号表征混凝土断裂过程的异常现象

混凝土作为一种人工石材,由于浇筑过程的影响,其断裂破坏过程不可避免地存在一定随机性。利用声发射实时动态无损监测技术,分析了带预制裂缝混凝土三点弯曲梁试件裂缝扩展发生偏移和钢筋混凝土三点弯曲梁破坏荷载循环增减等特殊试验现象存在的客观性。试验分析发现,预制裂缝尖端粗骨料的存在,致使裂缝并非沿着预制裂缝直接向前扩展,而是出现绕道扩展的现象;配筋率过大时,钢筋混凝土三点弯曲梁试件的破坏荷载值将维持在钢筋极限屈服强度附近循环变化。可见,钢筋混凝土三点弯曲梁试件的失稳荷载取决于配筋率的高低。研究成果表明声发射技术可为开展混凝土损伤断裂试验提供一种新的研究手段。     

科氏芽孢杆菌对再生粗骨料混凝土抗压强度的影响

将实验室废弃的强度等级为C30混凝土试块经人工破碎后通过筛选得到粒径为20～50 mm的再生粗骨料。为探究科氏芽孢杆菌矿化沉积对再生粗骨料的影响,研制了不同pH条件科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理的再生粗骨料。利用科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理后的再生粗骨料(取代率选用20%)制备再生骨料混凝土,开展了再生骨料混凝土试件的单轴抗压强度和声发射损伤特征试验,分析了不同pH条件的科氏芽孢杆菌矿化沉积再生粗骨料对浸泡液残余Ca²⁺浓度、混凝土峰值抗压强度和损伤演化的影响。试验结果表明:科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理再生粗骨料后,残余Ca²⁺浓度随浸泡液pH值的减小而减少,科氏芽孢杆菌菌液浸泡能有效改善再生粗骨料的密实性,且酸性条件下效果最好;再生粗骨料经酸性环境的科氏芽孢杆菌菌液浸泡处理后制备的再生骨料混凝土的峰值强度有明显的提高;在抗压过程中,损伤演化减缓,损伤劣化程度降低,当浸泡液从pH=8到pH=5时,再生骨料混凝土损伤变量逐渐减小且累积损伤明显降低。研究成果可为微生物改良再生骨料的实际应用提供参考。     

三峡工程混凝土质量声波波速标准研究

通过对不同设计标号、龄期、级配的混凝土试件抗压强度和声波速度的比较试验,结合现场混凝土声波测试,讨论了混凝土强度、龄期、级配、测孔间距等因素对混凝土波速的影响,并根据现行相关混凝土质量验收规范,提出了三峡工程混凝土质量声波波速标准。通过在三峡工程混凝土质量检测中的实际应用,认为该标准是可行的。     

复杂结构体系中声发射传播与能量衰减特性试验研究

为研究声发射信号在水电站厂房等复杂组合结构中的传播性能,在复杂梁柱结构中各代表位置布置了多组声发射探头并采集拟声发射信号,研究了声发射信号在混凝土结构、圆形空心钢管柱,圆形钢管混凝土柱中的传播性能,并对比了功率谱图及声发射参数。结果表明:(1)声发射信号传播经过柱体时有明显的能量衰减,且经过圆形钢管混凝土柱的能量衰减程度大于圆形空心钢管柱;(2)声发射信号从混凝土结构传至圆形钢管混凝土柱时,能量衰减率大于混凝土结构中的传播,能量衰减主要集中在10~50 kHz频率段;(3)声发射信号从混凝土结构传至圆形空心钢管柱中时,探头所接收表征能量值大于源信号处能量值。柱体影响范围内,传播经过圆形空心钢管柱的声发射信号等效传播速度大于混凝土中传播速度。对于圆形钢管混凝土柱,等效速度小于混凝土中传播速度。研究成果对复杂结构体系声发射检测具有重要参考价值。