利用CFRC的导电性评估混凝土结构修补质量

研究了利用碳纤维增强混凝土(CFRC)的导电性对混凝土结构修补质量进行在线评估的可行性,根据敷在服役混凝土结构上CFRC导电性能的变化,判断新旧混凝土界面的粘结质量,并通过CFRC导热性能的差异进行了验证.文中的研究在对修补混凝土结构的同时,为混凝土结构修补质量的监测和在线评估提供了新的方法.     

机敏混凝土三向受压时的应变电阻效应研究

机敏混凝土具有优良的应变电阻敏感性,可将其制成传感器,用于对土木工程结构的健康监测.当其埋入大体积混凝土结构中时,往往处于三向受力状态.研究了机敏混凝土试样在三向受压情况下的应变电阻效应,并与单向受压时的结果进行比较.结果表明:在弹性阶段,轴向电阻随着轴压的增大而减小,随着围压的增大而增大;轴向应变是引起试样轴向电阻变化的直接和根本原因,不管其它量如何变化,只要影响轴向应变,轴向电阻就会相应地发生变化;同单向受压时相比,试样三向受压时电阻的变化也有3个阶段:可逆感应阶段、平衡阶段和剧增阶段,但可逆感应阶段和平衡阶段相对较长,且三向受压时试样应变电阻灵敏系数有所降低,但线性更好.     

Deformation resistance effect of PAN-based carbon fibers

The deformation resistance effect of polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers was investigated, and the variatipn law of electrical resistivity under tensile stress was analyzed. The results show that the gauge factor (fractional change in resistance per unit strain) of PAN-based carbon fibers is 1.38, which is lower than that of the commonly-used resistance strain gauge. These may due to that the electrical resistivity of carbon fibers decreases under tensile stress. In addition when the carbon fibers are stretched, the change of its resistance is caused by fiber physical dimension and the change of electric resistivity, and mainly caused by the change of physical dimension. The mechanical properties of carbon fiber monofilament were also measured. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 10672128 and 50878170)     

纳米微珠二氧化硅用量对空气弹簧用天然橡胶胶料性能的影响

将纳米微珠二氧化硅添加至空气弹簧用天然橡胶（NR）胶料中,研究纳米二氧化硅用量对NR胶料的加工性能和物理性能以及空气弹簧耐疲劳性能的影响。结果表明：随着纳米微珠二氧化硅用量的增大,NR胶料的硫化特性和门尼粘度未发生明显变化,NR硫化胶的邵尔A型硬度先减小后增大,300%定伸应力无明显变化,拉伸强度和拉断伸长率呈减小趋势;当纳米微珠二氧化硅用量为10～15份时,NR硫化胶的耐屈挠性能较佳;在空气弹簧用NR胶料中加入10份纳米微珠二氧化硅能够有效地提高空气弹簧的耐常温疲劳性能和耐高温疲劳性能。     

不同电参数对CFRC应变敏感性的响应

CFRC具有压敏性，测试方法和测试参数的选择对CFRC的压敏性有一定的影响。采用直流电阻测试法、交流阻抗测试法和电容测试法研究了不同电参数(直流电阻、交流阻抗、电容)对CFRC应变敏感性的响应。实验结果表明：直流电阻和交流阻抗随压力的变化都能反映试样受载变形的全过程：弹性阶段、损伤阶段、破坏阶段；电容随压力的增大而增大；交流阻抗和电容随应变的变化比直流电阻随应变的变化灵敏且稳定。最后对这3种测试方法作了综合评价。     

连续碳纤维单丝的应变电阻效应

碳纤维是一种十分重要的新型材料,是先进复合材料中最重要的增强材料之一,同时又是一种功能材料. 研究了连续碳纤维单丝的应变电阻效应,分析了在拉应力作用下其电阻率的变化规律.结果表明:连续碳纤维单丝的电阻应变灵敏系数为1.38,比常用电阻应变片的要低,原因是碳纤维的电阻率在拉应力作用下是减小的.另外连续碳纤维受拉时,其电阻的变化由纤维几何尺寸及电阻率的变化引起,但主要是由几何尺寸的变化而引起的.同时,测试了连续碳纤维单丝的力学性能.     

机敏混凝土结构梁变形测量时的温度补偿

碳纤维增强混凝土(CFRC)既有很好的应变—电阻敏感性(压敏性)，又有温度—电阻敏感性(温敏性)，将其用于交通监测和结构健康诊断时。这两种效应会耦合在一起，给判断造成困难。本文根据构件的变形特点和CFRC的功能特性，合理地敷设CFRC，利用测电阻的四电极法和差动原理成功地实现了机敏混凝土结构梁变形测量时的温度补偿。从理论和试验两方面验证了这一点。为机敏混凝土结构实际应用提供一些新的思路。     

碳纤维增强水泥压敏效应AC测试方法探讨

碳纤维增强水泥(CFRC)的导电性与其自身的变形有关,用交流(AC)阻抗测试法,研究了碳纤维增强水泥的压敏效应,并与直流电阻测试法作了比较.结果表明,交流阻抗测试法同样能反映试样受载变形的全过程,而且测试数据更稳定,灵敏度更高,并且从导电机理上进行了分析.     

连续碳纤维增强水泥基复合材料的传感特性研究

修补和加固的在役混凝土结构需要有效的手段来监测和评定其安全状况。研究了连续碳纤维增强水泥基复合材料三点弯曲梁在不同加载方式下,其电阻与变形之间的变化规律,探究连续碳纤维增强水泥基复合材料的传感特性。结果表明,连续碳纤维增强水泥基复合材料试样的应变-电阻敏感度高于电阻应变片,线性度、滞后性较好,蠕变小,稳定性较好。据此,可将连续碳纤维增强水泥基复合材料用来制作感知结构损伤的传感器,实现对大型土木结构的在线健康监测。如果将其用作修补材料,那么在修补加固破损结构的同时,还可利用其应变-电阻敏感性长期在线动态监测结构的损伤及修补质量。     

碳纤维增强水泥在受压时的电容测量

碳纤维增强水泥（CFRC）试块是电介质，与其试块两端的电极构成电容。本文通过电容的测试，研究了在压力作用下，CFRC愉的压敏效应，得到了电容随应力和应变的变化关系。试验表明：随着应力、应变的变化，电容也发生变化，并对此现象作出了解释。电容随电力、应变的变化灵敏，而且测试数据稳定，最后算出了应变－电容的灵敏系数。