光纤智能混凝土结构自修复的研究

研究了空心光纤的传输特性与匹配特性、混凝土结构损伤、裂缝的自诊断检测以及利用注入粘度小的缩聚高分子溶液粘结修补剂来实现混凝土的自修复。论述了空光纤与混凝土结构强度的匹配,为空心光纤用于混凝土结构损伤的自诊断与自修复提供了研究依据。对自诊断、自修复系统的总体方案进行了研究和分析,实验结果验证了该方案的可行性。     

本征自感知混凝土及其智能结构

工程结构会缓慢老化并逐渐劣化,其劣化从材料层面开始,在早期阶段感知材料性能的劣化便可在结构发生重大损坏前进行维护,从而提升其安全性、韧性与寿命.因此,材料性能的自感知对于发展具有数字化特征的智能结构至关重要.混凝土是应用最广泛的工程材料,但其主要作为结构材料使用,并不具有本征自感知性能.复合导电或半导体填料可使混凝土具...     

新型加固用智能碳纤维板及感知性能试验

结合碳纤维增强树脂的强度特性与光纤布拉格光栅的传感特性研制开发出具有变形自感知能力的智能碳纤维复合板。在介绍内嵌光纤传感器的碳纤维复合板制作工艺的基础上,利用自制张拉反力架和钢筋混凝土梁进行智能碳纤维板的感知性能试验,获取包括灵敏度、线性度、重复性、迟滞性以及准确度等传感性能指标。研究结果表明:智能碳纤维板具有良好的线性度与重复性,测试精度高,是集感知和受力、功能材料和结构材料于一体的新型土木工程智能材料,既可以方便地作为混凝土结构的加固装配件,又可作为其表面的传感器件,具有良好的工程应用前景。     

纳米材料在混凝土中的研究与应用 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

介绍了纳米材料的一些特性,讨论了纳米SiO2及硅粉对混凝土强度和耐久性能的改善作用。纳米SiO2及硅粉作为外掺料可制备高性能混凝土.纳米材料作为外掺抖还可用以制备具有特殊功能的混凝土。例如,添加纳米金属氧化物可制备智能混凝土和环保混凝土。添加纳米金属粉末可制各电磁屏蔽混凝土等。     

自愈合和自修复混凝土的研究进展

综述了国内外关于自然自愈合混凝土、工程自愈合混凝土、被动修复和主动修复混凝土的研究进展,分析了自愈合和自修复混凝土目前存在的主要问题。自愈合和自修复混凝土是智能化时代的产物,作为建筑材料领域的新型复合材料,为传统建材的发展注入了新的内容和活力,也提供了全新的机遇。     

智能混凝土损伤自修复全过程分析

混凝土及其结构能够自动适应环境，在受到损伤后能够自行修复，是解决结构中的混凝土损伤的最佳途径。利用内置内含修复胶粘剂的胶囊实现了混凝土损伤的自修复，一旦混凝土中出现损伤或裂缝，胶囊破裂，其中的修复胶粘剂流出，使其修复。通过有限元软件ANSYS，建立了混凝土有限元模型，对其损伤自修复全过程进行了计算分析，揭示了损伤自修复的机理。最后，通过试验验证了计算分析方法的正确性和合理性。     

混凝土结构的光纤光栅智能监测技术

根据混凝土结构的内部应变监测需要，提出了光纤光栅管式封装应变传感器，并对其传感特性进行了研究；探讨了光纤布拉格光栅传感元件在混凝土结构中的布设工艺，并用光纤光栅监测了水泥净浆的固化过程；用管式封装光纤光栅与裸光栅对钢筋温凝土梁进行了应变监测；最后将光纤光栅传感器成功地应用于黑大公路大桥。     

应力自感知水泥基复合材料及其传感器的研究进展

应力自感知水泥基复合材料是在传统的水泥或砂浆中添加特定导电材料或纳米材料复合而成的具有压阻效应的材料。利用这类材料的电阻率与其自身压应力存在一定对应关系的特性, 可以制成性能独特的应力自感知水泥基复合材料传感器。此类传感器因具有造价低、耐久性好、埋设工艺简单以及与混凝土材料相容性好等特性, 有望成为混凝土结构长期健康监测的新一代传感装置。本文作者从原材料选择、搅拌工艺、电阻测试方法以及传感器测试系统等多方面综合评述了应力自感知水泥基复合材料的研究进展。同时指出, 为促进其在工程中的应用, 对碳纤维水泥石电阻率的离散性、稳定性以及多向约束受力下电阻率的变化曲线等问题都必须进一步深入研究。      

当前智能混凝土发展初探

随着现代材料科学的不断进步,作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强度、高性能、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用,疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响,结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减,甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生,延长结构的使用寿命,必须对此类结构进行实时的"健康"监测,并及时进行修复。     

超高强材料与装配式结构

日本实际用于超高层建筑的混凝土设计强度已经突破200N/mm2,而且绝大多数都是采用装配式的建造方法。这股超高层钢筋混凝土建筑的热潮,可以说在很大程度上是由于开发高强材料,完善相应的设计方法,以及施工技术的革新所带来的。在该领域,日本技术领先于世界。该文在介绍日本该领域最新动向的同时,概述超高强材料与装配式结构相互之间的关系,并结合作者本人及其团队近几年的研究,介绍关于超高强材料和装配式混凝土结构若干问题的研究成果。     

智能复合材料结构的主动振动控制

本文提出应用电流变体(Electro-Rheological Fluids)材料作为复合材料结构振动主动控制的材料,针对含电流变体材料的智能复合材料悬臂梁,进行了振动的主动控制,测试了智能复合材料悬臂梁在外加电场作用下,弹性模量、衰减系数、固有频率等振动特性的变化,同时,针对不同的梁材料,给出了材料变化对梁振动控制的影响.     

含SMA和PZT二元驱动器的智能复合材料结构形状控制

基于有限元素法求解嵌入SMA和PZT作为联合变形驱动器的板壳型智能结构的变形,采用优化方法将最小化目标变形和实际变形差作为目标函数,确定各个驱动器的驱动电压或控制温度以实现自适应结构的任意变形控制,并考虑到了控制电压和结构温度的限制。算例结果列举了联合控制同单独PZT或SMA控制方式的控制效果对比。      

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——（Ⅰ）悬臂梁受力偶作用

采用半逆解法,本系列工作中研究了功能材料悬臂梁力-电耦合问题的几个基本解,考虑了梯度效应对基本解的影响。本文是该系列工作的第一部分,研究了悬臂梁梁端受力偶作用的情况。      

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——（Ⅱ）悬臂梁梁端受轴向集中力作用

本文是本系列工作的第二部分,研究了功能材料悬臂梁梁端受轴向集中力作用的情况。采用半逆解法,分别求解了无体力悬臂梁、常体力悬臂梁以及密度梯度悬臂梁中的力-电耦合问题,并进行了讨论。      

摩擦学机敏材料中的相变控制润滑剂

探讨了摩擦学机敏材料的核心部件聚乙烯基复合导电自润滑材料的制备工艺与电性能,不同方法制得的复合材料的电阻率与导电组分炭黑含量的关系亦表现出很大的差别,与干法相比,湿法电阻率较低,过滤区组分范围更宽。据此,确定出用作复合导电自润滑材料的炭黑含量宜大于３５％。但经实验得出可以自加热发生熔融相变的合适的炭黑含量为４０％,加入润滑剂后的成复合导电自润滑材料。     

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——（Ⅲ）悬臂梁梁端受横向集中力

本文是本系列工作的第三部分,研究了功能材料悬臂梁梁端受横向集中力作用的情况。采用半逆解法,分别求解了无体力悬臂梁、常体力悬臂梁以及密度梯度悬臂梁中的力-电耦合问题,并进行了讨论。     

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Sulphoaluminate Cement,简称CFRS ) 。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3％和0.5％的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7％的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。      

摩擦学机敏材料中的相变控制润滑剂

探讨了摩擦学机敏材料的核心部件聚乙烯基复合导电自润滑材料的制备工艺与电性能,不同方法制得的复合材料的电阻率与导电组分炭黑含量的关系亦表现出很大的差别。与干法相比,湿法电阻率较低,而过渡区组分范围更宽。据此,确定出用作复合导电润滑材料的炭黑含量宜大于３５％（质量,不同）,但经实验得出可以自加热发生熔融相变的合适的炭黑含 量为４０％,加入润滑剂后构成复合导电自润滑材料,通电加热,显示出快速、易控、热性