用MT4090 LCR测量仪检测水泥砂浆裂缝的试验研究

以预设不同尺度裂缝的水泥砂浆块体和无裂缝水泥砂浆块体等三组试件为试验研究对象,提出利用MT4090 LCR测量仪直接测试试件的复阻抗幅模在z和相角φ、等效串联电阻ESR和电容Cs ,并与基于交流阻抗谱法得到的测试数据进行比较。试验研究表明：基于交流阻抗谱法和用MT4090 LCR测量仪得到的数据非常接近,具有同样的规律和特征;有裂缝的水泥砂浆试件的z 、ESR值明显大于无裂缝水泥砂浆试件,且随裂缝长度增大而增大,Cs值变化规律相反,这3个参数可以作为裂缝检测及监测的测试参数;用MT4090 LCR测量仪有望真正实现快速、简便的混凝土裂缝的检测与实时监测;验证了水泥砂浆试件呈现电容性,且容抗值相对ESR值较小。     

混凝土劈拉过程中的阻抗参数变化规律初步研究

针对混凝土裂缝损伤演化及其检测,提出了一种基于交流阻抗谱法、根据材料阻抗特性参数进行裂缝检测或损伤评估的新思路。采用钢筋作为电极,以混凝土的阻抗幅模量（ 值）和相角值（ 值）作为材料阻抗特性参数,利用MT4090LCR测量仪量测了混凝土试件在劈裂抗拉过程中阻抗特性参数变化规律。根据量测结果分析混凝土损伤演化发展过程与阻抗特性参数之间的变化规律。试验结果表明,在混凝土劈拉破坏过程中的微裂缝缓慢扩展、劈裂裂缝快速发展、劈裂裂缝不断扩展等三个主要阶段,裂缝发展演化特点有显著的差异,每个阶段测得的 值、 值变化情况与其对应的裂缝演化特征呈现出稳定的相关性;混凝土 值、 值随着损伤程度的增大而增大,且两者增大速率一致;混凝土初始 值、 值与强度之间存在一定线性相关关系。因此,混凝土 值、 值等电化学参数可以用于检测混凝土裂缝演化和评估其内部损伤程度。     

硬化水泥浆的交流阻抗和介电性能研究

采用不同的水灰比,制备系列的水泥净浆试件.采用自动液压试验机测试净浆试件的力学性能,用安捷仑HP4294A阻抗分析仪测定其电性能,同时通过扫描电镜观察分析其微观结构.测试结果表明,硬化水泥浆的电性能如阻抗、电容随试件水灰比及龄期变化呈一定规律变化.随着测试频率的增加,硬化水泥浆的阻抗和电容值逐渐降低,对于养护28 d龄期的试样,随着水灰比增大,硬化水泥浆的阻抗值逐渐降低,而电容值逐渐增大,抗压强度随水灰比的增大而降低.硬化水泥浆的力学性能与电性能之间存在一定的相关性,养护龄期较长时结构比较致密,其电性能测量值比较稳定,规律性较好.     

长期服役后沥青路面面层材料回弹模量性能研究

采用伺服液压多功能材料试验系统(UTM-25)测量了2种沥青路面结构多种病害的芯样在不同温度和荷载作用频率下的间接拉伸回弹模量。结果表明,外部环境和所承受的行车荷载对回弹模量影响较大;罩面层与原有的上面层相比,其回弹模量的变化幅度更大;横向裂缝较为严重的区域,其罩面层试件回弹模量均小于同位置原沥青上面层试件回弹模量;间接拉伸回弹模量实验可作为评价沥青路面材料路用性能的一种可靠方法。     

基于K中心点聚类分析的大地电磁阻抗识别

在大地电磁场复杂的观测环境中,信号会受到不同类型或程度的噪声干扰。传统阻抗估计或提取方法（如功率谱法、Robust法等）难以获得稳定的阻抗值。利用大地电磁阻抗的实虚分量特性,受噪声干扰小的信号阻抗分布集中,受噪声干扰严重的信号阻抗分布散乱。引入K中心点聚类分析对阻抗进行提取与识别,并利用阻抗欧氏距离来描述阻抗间的相似性,依据相似性把受干扰小的信号阻抗划分到一类,受干扰大的信号阻抗划分到不同的类。依据相干度准则和紧凑性准则等类的选取准则,甄别出干扰环境中阻抗所在的最佳类。通过仿真实验和实例分析,验证了K中心点聚类分析能在噪声环境中识别出高质量的信号,恢复出真实阻抗值。     

直流输电换流阀晶闸管级阻抗测试系统设计

为了满足高压直流输电换流阀晶闸管级阻尼回路阻抗现场测试的需要,基于STM32F4ZGT6控制器的高精度参考电阻自动切换技术,提出了一种晶闸管级阻抗快速检测方法,并设计了测试系统的高频正弦信号产生模块、高精度基准电阻选择切换模块、电压信号调理采集模块和STM32控制模块.将晶闸管级阻抗测试系统应用于特高压换流阀晶闸管级的阻抗检测与结果判定.结果表明,阻抗测量误差小于5%,满足现场工程应用需求.     

反分析法确定钢纤维水泥砂浆的拉伸残余强度

根据三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移曲线,用反分析法确定了钢纤维水泥砂浆的拉伸残余强度。试验制作了5种不同体积含量的钢纤维水泥砂浆试件。采用虚拟裂缝模型用有限元法数值模拟了三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移,用反分析法确定了钢纤维水泥砂浆的弹性模量和拉伸残余强度。研究结果表明,数值模拟得到的钢纤维水泥砂浆弹性模量以及三点弯曲缺口梁荷载与裂缝张开位移曲线均与试验结果吻合较好,且在常用的钢纤维含量范围内,钢纤维水泥砂浆的残余强度与钢纤维含量基本上成正比。     

基于三维有限元分析的压电阻抗模型及其应用

为了校核高频电阻抗分析的现有结构理论和验证,基于高频电阻抗信号的结构损伤监测方法的有效性,提出可应用结构健康监测的精确压电阻抗有限元模型.考虑压电片-黏结层-主体结构三者的耦合作用和黏结层的影响,通过三维有限元谐响应分析方法,利用通用有限元软件ANSYS,建立由压电片-黏结层-主体结构组成的耦合系统的三维有限元模型,并进行了数值模拟和相应的实际模型试验.计算及研究结果表明：采用三维精细压电有限元模型,可精确地预测到电导纳谱中的共振模态,得到的结果与实验结果吻合,且能有效地校核高频电阻抗分析的现有结构理论;采用压电阻抗法能够很好地识别结构局部的细小损伤,通过合理布置压电片可以识别结构损伤的位置.     

考虑不可测负荷分支的有源配电网单相断线故障保护方法

有源配电网断线故障造成过电压、人身伤亡及电机损毁等事故时有发生，针对这一问题，首先分析了有源配电网断线故障后各节点负序阻抗以及断口两侧零序电压差。借鉴电流差动保护的思想，定义了负序差动阻抗，基于区内外故障时负序差动阻抗的特征差异，提出了一种基于负序差动阻抗的保护方法。该方法利用负序差动阻抗幅值作为动作量，利用其相位构造具有自适应性的制动阈值。其次，针对重载保护失效的情况，提出了将零序电压幅值差作为辅助判据。最后，分析了不可测负荷分支对上述保护判据的影响，并提出了通过比较负序电流幅值进行故障定位的方法。仿真结果表明，所述方法可以可靠定位，具有不受中性点接地方式、过渡电阻、负荷以及分布式电源影响的特点。     

阻抗系数对阻抗式调压室波动幅值的影响

介绍了阻抗系数对阻抗式调压室波动的最高和最低幅值的影响，分析了如何合理地选择调压室的阻抗系数。     

UNIFORMITY ASSESSMENT OF CARBON FIBRES DISPERSION IN CEMENT PASTE BY IMPEDANCE MEASUREMENTS

An alternating current was applied to measure the impedance of a hardened cement paste with various contents of carbon fibres. When the free water content in the hardened cement paste is 90%-98%, and the measuring frequency 500Hz, an approximate linear relationship was found between fibre content and impedance of the composite. Based on this relationship , a new attempt was made to evaluate the dispersion uniformity of carbon fibres in cement paste by impedance measurement. The standard deviation S and the coefficient of vriation S/Xi     

Experimental and numerical studies on progressive debonding of grouted rock bolts

Understanding the mechanism of progressive debonding of bolts is of great significance for underground safety. In this paper, both laboratory experiment and numerical simulation of the pull-out tests were performed. The experimental pull-out test specimens were prepared using cement mortar material, and a relationship between the pull-out strength of the bolt and the uniaxial compressive strength (UCS) of cement mortar material specimen was established. The locations of crack developed in the pull-out process were identified using the acoustic emission (AE) technique. The pull-out test was reproduced using 2D Particle Flow Code (PFC^2D) with calibrated parameters. The experimental results show that the axial displacement of the cement mortar material at the peak load during the test was approximately 5 mm for cement-based grout of all strength. In contrast, the peak load of the bolt increased with the UCS of the confining medium. Under peak load, cracks propagated to less than one half of the anchorage length, indicating a lag between crack propagation and axial bolt load transmission. The simulation results show that the dilatation between the bolt and the rock induced cracks and extended the force field along the anchorage direction; and, it was identified as the major contributing factor for the pull-out failure of rock bolt.     

纳米碳管水泥基复合材料的DC I-V及AC阻抗特性

结合表面活性剂及超声分散方法将0.1%的多壁纳米碳管（MWNTs）掺入水泥基体中,浇筑成型纳米碳管水泥基复合材料（MWNTs/CC）.分别采用DC电源、AC信号源供电,四电极法测试MWNTs/CC及空白参比（Plain/C）试件的DCⅠ-Ⅴ及AC阻抗模图.相比于Plain/C,MWNTs/CC试件的DCⅠ-Ⅴ曲线斜率与线性度有明显的提高;在10^2～10^3Hz的AC频率区间,其AC阻抗模也有显著的降低.表明少量长径比高、电导性佳的MWNTs纤维,在外加电场的作用下就能通过其优良的宏观隧穿效应实现在介电水泥基体中相互导通.     

声发射技术在拱桥吊杆损伤监测中的应用

目的为了克服常规无损检测方法不能动态监测吊杆损伤程度和类型，提出利用声发射技术监测吊杆损伤的活性.方法使用上升时间和持续时间关系图确定有效信号，设置浮动门槛值和增设警卫传感器去掉环境噪声；运用声发射参数法分析吊杆内水泥砂浆和钢绞线的损伤程度，并且还使用波形分析技术判断吊杆的损伤类型；在此基础上，对四川峨边大渡河拱桥的所有吊杆进行了全面的声发射在线监测.结果结果表明声发射信号幅值、能量、计数随时间实时变化图能直观显示吊杆的损伤程度关系；波形和频率范围上的差异能有效判断各种损伤类型，其监测结果与实际情况非常吻合.结论采用合理的降噪手段和识别方法，能够从强噪声环境中提取有效声发射信号，声发射特征参数相关图和波形分析技术能够动态监测拱桥吊杆的损伤程度和类型.     

钢筋水泥净浆同轴构件弯剪破坏过程的电磁特性初探

混凝土的损伤演化是其内部裂缝产生和扩展的过程,伴随损伤程度的发展,混凝土的电磁特性会产生相应变化。为探究钢筋混凝土构件损伤破坏过程中的力-电行为之间的关系和电磁波在其中的传播特性,借鉴同轴电缆结构,以中间和外部的钢筋为内、外导体,将介质相对较为均匀的水泥净浆作为电介质,设计了智能同轴钢筋水泥净浆构件（reinforced cement paste coaxial component,RCPCC）。根据电磁学的基本原理,对RCPCC构件进行了有限元分析,建立了反映RCPCC结构特点的损伤元件的等效电路简化模型及相应的电参数表达式,并据此分析了损伤程度对构件交流电路参数（串联阻抗值、串联电容和相角值）的影响。基于此,设计了RCPCC的弯剪破坏试验,利用LCR测量仪测量构件的交流电路参数随弯剪破坏过程的变化情况,同时用频谱分析仪记录了基波峰值在破坏时的变化情况。结果表明：RCPCC构件的弯剪破坏过程可划分为3个阶段,对应每个阶段的电磁特性参数变化速率不同,损伤演化的速率与所测得构件相关电参数变化速率一致;在破坏过程中力学和电学行为存在本征的必然联系,裂缝损伤发展会使串联阻抗值增大,串联电容和相角值减小;构件内部裂缝的发展会减小对电磁波传播的阻碍,引起基波峰值增大,基波峰值可表征构件的破坏程度。试验结果所呈现的规律与理论模型分析结果具有很好的一致性,验证了模型的可靠性。     

混凝土疲劳裂缝的研究

采用光学显微镜对经历不同周次疲劳荷载作用而破坏的混凝土试件内部疲劳裂缝进行了观察，并对粘结裂缝和基体裂缝的长度进行了统计。观察和分析结果显示界面区预先存在尺寸细小的微裂缝，由初始微裂缝引发的粘结裂缝既存在于粗集料与砂浆的界面区，也存在于水泥石与细集料之间的界面区；基体裂缝可以由邻近的细集料与水泥石之间粘结裂缝贯穿而形成，也可以存在于水泥石中；疲劳裂缝的数量随试件破坏前所承受的荷载循环次数（即疲劳寿命）的增加而增多；粘结裂缝占疲劳裂缝的多数，且其相对数量有随疲劳寿命的增长而增加的趋势。     

温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响

目的研究温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响,为以后工程防火加固选用砂胶比提供依据,从而达到降低成本的目的．方法通过测试不同胶砂质量比的聚丙烯纤维砂浆的初始流动度、终凝时间、抗压强度和抗折强度,研究不同温度下不同碳纤维掺量的聚丙烯纤维砂浆的耐高温性能．结果当碳纤维体积分数为0．3％、胶砂质量比为1．5时,聚丙烯纤维砂浆流动度大于320mm,终凝时间60min左右,28d抗压强度大于80MPa,1000℃高温燃烧后,残余50％以上强度,各龄期的测强曲线与实测强度有较好的拟合关系．结论采用普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏三元体系,通过添加碳纤维、偏高岭土掺合料及多种化学添加剂,可满足工程实际需要,并且具有良好的经济性．     

开裂混凝土中氯离子扩散行为的细观数值模拟

为了研究氯离子在开裂混凝土中的扩散性能,考虑混凝土细观结构的非均质性,将含有裂纹的混凝土试件视为由砂浆基质、骨料、界面过渡区以及裂纹组成的四相复合材料,建立了带有单条裂纹的二维细观有限元模型.数值模型中,骨料不具有渗透能力,砂浆基质和界面中的氯离子扩散性能由水灰比确定,裂纹相中氯离子扩散系数与裂纹宽度的定量关系由文献中已有试验数据的拟合获得.研究了骨料分布形式对氯离子扩散行为的影响,分析并探讨了不同裂纹宽度下混凝土中的氯离子扩散行为.数值结果与试验数据的良好吻合说明了该方法的准确性.研究结果表明:骨料的随机分布形式基本不影响混凝土中氯离子的扩散行为;裂纹宽度小于50μm时,混凝土中氯离子的扩散行为基本不受裂纹的影响;裂纹宽度介于50~170μm时,氯离子的扩散随裂纹宽度增大而明显加剧;裂纹宽度大于170μm时,氯离子在裂纹附近的扩散趋于二维扩散形态.     

偏高岭土改善混凝土体积稳定性的实验研究

对以偏高岭土为主要掺合料的砂浆体积稳定性进行了分析,并结合混凝土耐久性原理进行了水泥胶砂的干缩试验来评定混凝土的干缩性能,研究不同掺合料配比下对水泥砂浆试件的膨胀的影响,从而确定了以偏高岭土为主要掺合料改善砂浆体积性能的效用,为混凝土开裂研究提供了依据.