基于压电智能骨料的混凝土冻融损伤检测

选用嵌入压电智能骨料(SAs)的混凝土试件,对混凝土进行冻融损伤研究。针对两个棱柱体混凝土试块进行了80次冻融循环实验,并采用一种主动检测方法,即通过发射频率为1Hz、2Hz和5Hz的应力波信号来研究混凝土冻融损伤规律,并与传统的动弹模测试方法进行了对比。结果表明:压电智能骨料主动监测,可以有效地反映混凝土内部的冻融破坏过程。利用信号幅值分析和信号能量分析两种信号处理方法,可以对混凝土冻融损伤进行有效的评价。     

利用压电智能骨料对混凝土结构损伤的识别研究

通过试验验证利用压电陶瓷(如PZT)智能骨科对混凝土结构在静力荷载作用下进行健康监测的有效性.通过在混凝土结构中预埋智能骨料作为作动器和传感器,发射和接收检测信号,应用基于小波包能鞋参数的损伤判定方法,对结构的健康和损伤信号能量进行对比和分析,确定损伤指数(RMSD).试验结果表明:利用PZT智能骨料能够有效地对混凝土结构在静力荷载作用下的损伤状况进行实时监测,并利用所提出的方法进行损伤的初步判定.     

基于压电智能骨料的混凝土强度监测方法研究

提出一种基于压电智能骨料的混凝土强度监测方法。将压电智能骨料传感器成对埋置于混凝土梁内部,对28d内各目标龄期进行信号监测试验与立方体强度抗压试验。试验结果表明,智能骨料监测信号能量值随龄期的衰减与混凝土强度随龄期的增加基本同步,说明智能骨料监测信号能量的变化趋势能很好地揭示强度发展趋势,可用于混凝土结构强度监测。对试验数据作进一步处理得到监测信号能量比与混凝土强度百分比,二者呈良好的线性关系。     

剪应力监测压电智能骨料的标定试验

对混凝土内部剪应力的直接监测十分有必要,但是目前缺少直接的监测方法。侯爽等于2013年提出了一种基于压电陶瓷的剪应力传感器的设计方法,得到了该传感器在两侧面受剪时的灵敏度。进行混凝土剪应力监测时,传感器的应力状态与其两侧面受剪时显著不同,同时还需考虑混凝土细观随机性影响,因此需要进一步进行标定。首先开展了均匀剪应力场的设计,提出使用配置较多受拉钢筋的三点加载混凝土深梁受弯试验进行剪应力标定,分析了该构件应力分布的均匀程度;其次,通过有限元方法进行了埋置剪应力传感器的受弯深梁试件的应力分析,得到了混凝土剪应力与剪应力传感器中敏感元件——压电陶瓷之上剪应力之间的关系,进而利用敏感元件的压电特性求出该传感器对混凝土剪应力的灵敏度;最后,在一混凝土深梁试件中进行了验证试验,考虑混凝土细观随机性得到了该传感器灵敏度的均值及变异系数,分析了其灵敏度离散的原因。研究表明,本文所设计的标定剪应力场相对均匀,标定试验结果可靠,标定试验与有限元分析结果接近,今后可用数值方法进行该传感器在不同特性混凝土中剪应力灵敏度进行标定。     

基于压电智能骨料的钢管混凝土柱冲击应力监测与数值模拟

为研究钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的应力监测方法,将压电智能骨料埋入钢管混凝土柱内部进行不同工况下的冲击应力监测试验。通过锤头加速度传感器和智能骨料的监测数据,分别转换并绘制了钢管混凝土柱的冲击力时程曲线和智能骨料的应力响应曲线,同时观测了试件的变形和破坏现象。利用ABAQUS软件对冲击试验进行有限元分析,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合程度较好。结果表明,压电智能骨料能够有效监测钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的内部应力变化,有限元建立的模型具有较好的适用性,本文研究成果可以为钢管混凝土结构动力灾变机理分析提供监测数据。     

压电智能骨料的灵敏度标定试验

为研究压电智能骨料监测结构内部应力的可行性,通过力锤直接敲击智能骨料和电液伺服试验机加载嵌入智能骨料的钢管石英砂柱两种模式进行,分析压电智能骨料的输出电压值与作用在其上的应力值,标定压电智能骨料的灵敏度。试验结果表明:在两种加载模式下压电智能骨料输出电压值与外力值具有较好的线性关系,且其标定值都与理论值吻合较好。在往复荷载加载模式下埋置在钢管石英砂柱中的智能骨料所受围压作用对其灵敏度影响较小,智能骨料灵敏度不会随钢管长细比及加载力改变而改变。验证了压电智能骨料对结果应力监测的可行性。     

基于压电阻抗技术的混凝土剪力墙裂缝损伤监测

简要阐述了基于压电阻抗法的结构损伤监测技术基本原理,指出了该项技术的优点.结合压电阻抗法及混凝土结构的特点,提出了针对混凝土裂缝损伤监测的传感器布置策略.最后,利用有限元软件对基于压电阻抗技术的混凝土裂缝损伤监测技术进行数值模拟研究.在研究中,建立了黏贴有压电陶瓷传感器列阵的混凝土剪力墙模型,模拟了墙体由健康状态逐渐向...     

复杂动载作用下钢纤维混凝土材料参数特征分析

采用常三轴动力试验仪对不同钢纤维含量、不同围压、应变速率为10-3/s作用下混凝土的主要参数进行试验与分析,结果表明:①随着围压的增大,各种不同钢纤维含量的混凝土峰值应力显著提高;②同一种围压条件下,基体强度等级愈高峰值应力的增加幅度也愈高,峰值应力随钢纤维含量的变化不大;③围压对峰值应变的影响较大,随围压的增大,峰值应变明显增大;在有围压的条件下峰值应变随钢纤维含量的增加而提高得不多;④钢纤维含量对割线模量有一定的影响,对基体强度较低的混凝土的影响要比强度等级高的混凝土显著;围压对钢纤维混凝土割线模量也有一定影响,随围压的增加,钢纤维混凝土的割线模量表现为先增加后减小,但增加和减小的程度都不大;围压的变化对基体强度较高的混凝土割线模量影响不大,对基体强度较低的混凝土基本呈下降趋势;⑤混凝土的泊松比离散性较大,钢纤维含量和围压对泊松比的影响不是很大,主要集中在0.11～0.20之间;⑥在三轴动荷载的情况下,钢纤维的掺入对混凝土的压缩韧度指数ηc5基本上没有影响;但韧度指数ηc10随钢纤维含量的增加有显著提高,变形不大时作用不明显,当变形较大时,钢纤维提高韧性的作用得以充分体现;钢纤维的增韧效果在基体强度较低的...     

混凝土碱骨料导致的损伤

天然石子性能稳定,不与水发生化学反应,可以安全地被用作混凝土的粗骨料,而碱骨料(过烧生石灰)是水泥、石灰煅烧过程中的的废料,如果混入混凝土或砂浆中,会引起混凝土及砂浆的局部破坏,严重的会导致整个构件、整体结构破坏。这种碱骨料反应,被称为"混凝土癌症",本文介绍3个案例及实验室检验分析结果,其中一个样品在饱和蒸压实验时爆裂。     

压电智能骨料的灵敏度标定试验北大核心

为研究压电智能骨料监测结构内部应力的可行性,通过力锤直接敲击智能骨料和电液伺服试验机加载嵌入智能骨料的钢管石英砂柱两种模式进行,分析压电智能骨料的输出电压值与作用在其上的应力值,标定压电智能骨料的灵敏度。试验结果表明:在两种加载模式下压电智能骨料输出电压值与外力值具有较好的线性关系,且其标定值都与理论值吻合较好。在往复荷载加载模式下埋置在钢管石英砂柱中的智能骨料所受围压作用对其灵敏度影响较小,智能骨料灵敏度不会随钢管长细比及加载力改变而改变。验证了压电智能骨料对结果应力监测的可行性。     

动载作用下煤体损伤特性的电磁显现特征

电磁是煤岩动力灾害预测的重要手段,掌握电磁信号特征与煤体损伤程度间的关系是灾害预测的关键。通过原煤SHPB试验及瞬变电磁监测,分析煤体冲击破裂过程中的电磁信号(0~3 k Hz频段)特征,从破裂耗能及破碎程度两方面分析试件损伤特性,并探求电磁信号特征(幅值、能量)与煤体破裂损伤特性间的关系,研究发现:(1)分形维数与最终破裂程度规律相似,利用分形维数来定量评价煤体破裂程度是可行的;(2)煤岩冲击破裂电磁信号呈瞬时脉冲状,持续时间仅为微秒级,信号幅值及能量总体随着破碎程度的增大而增大;(3)煤岩冲击破裂电磁信号的幅值及能量与其损伤程度(分形维数)符合较好的线性关系,利用电磁信号特征监测煤岩损伤程度是可行的;(4)受煤岩材料固有缺陷的不确定性及共振破坏现象的影响,煤岩的损伤程度与冲击耗散能间的相关性较弱。研究成果对于利用电磁信号特征评价煤体损伤程度进而预测动力灾害的发生具有重要意义。     

动载作用下煤矿巷道喷射混凝土破碎破裂特性研究

煤矿巷道掘进爆破产生的振动效应影响着巷道支护结构的稳定性,为了研究动载作用下喷射混凝支护的动态响应。利用直径74 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下喷射混凝土试件的冲击压缩试验,研究在冲击气压作用下喷射混凝土试件的动态力学性能及破碎破裂特性。结果表明:随着冲击气压的增加,试件所受应变率增强,喷射混凝土试件动态抗压强度增大,峰值应变增加表现出明显的应变率效应;同时喷射混凝土试件产生裂纹增多,破坏形态逐渐由轴向劈裂拉伸破坏转为粉碎破坏。     

酸性介质作用下水泥混凝土骨料的选择问题

<正> 水泥混凝土是非耐酸材料,在酸性介质作用下,水泥石会与酸起化学反应而遭受腐蚀。在多数酸性液体作用下混凝土需要采取表面防护措施,但是在浓度不高和腐蚀性不强的酸性气体或液体作用下,质量优良的混凝土可以不采取表面防护。但不论在何种情况下,都有一个混凝土与酸直接接触的问题。关于在酸性介质作用下对混凝土的要求,国内外比较一致的观点是:重点在提高混凝土的密实性和选择水泥品种,但是在粗骨料的选择上.除了要求致密性而外,对骨料的成分存在着一些不同的观点。一种意见认为必须采用耐酸性好的火成岩骨料,另一种意见认为不必强调骨料的耐酸性能,可以选择致密的花岗岩或石灰岩等骨料,还有意见     

基于压电阻抗的混凝土裂缝监测

基于压电阻抗技术对混凝土标准试块裂缝的出现和发展进行监测.在混凝土试块上粘贴压电片,人为切割深度分别为1、3、5cm作为三种不同损伤工况,采用精密阻抗分析仪4294A提取混凝土试块在健康状况和各损伤工况下的压电片电导信号.实验结果表明,裂缝的出现和发展使得电导信号发生漂移,且损伤越大,变化越大；引入的RMSD值可以表征损伤的程度.     

动载作用下箍筋约束混凝土柱非线性行为研究

以箍筋约束混凝土动力本构为研究基础,结合箍筋约束混凝土单轴动力受压试验得到的试验结论,建立了同时考虑箍筋约束效应和率相关效应的细观随机断裂模型,定量表述了约束混凝土柱的动力非线性行为,即损伤演化和塑性演化,模型结果与试验结果吻合度很高。     

用于结构损伤自监测的智能混凝土电阻-损伤试验研究

研究了石墨烯智能混凝土电阻率与损伤之间的关系,向试件施加轴向载荷以及循环载荷,通过电阻率的变化反应混凝土的损伤程度,同时使用非金属超声探伤仪器测量波速,根据应力波理论,表征试件的损伤程度;将损伤与电阻率进行对比,利用隧道效应理论解释电阻率变化的原因,最终得出混凝土损伤与电阻率之间的关系。     

钙质骨料混凝土抗压强度的高温损伤机理

研究了高温后钙质骨料混凝土(C30)残余抗压强度的变化规律,同时借助热重试验、扫描电镜试验和压汞试验对与钙质骨料混凝土同水灰比和经历相同高温冷却条件处理的硬化水泥浆(HCP)进行了微观试验研究.结果表明:HCP在中低温段(100~300℃)的二次水化反应对钙质骨料混凝土在该温度区段的残余抗压强度有很大影响.钙质骨料混凝土高温后残余抗压强度和高温后HCP孔隙率之间具有良好的负相关性.     

不同损伤程度下橡胶改性再生骨料混凝土的阻尼特性

资源化利用废旧轮胎制备的再生橡胶颗粒和废弃混凝土制备的再生骨料是建筑材料可持续发展的重要途径之一。橡胶改性显著影响再生骨料混凝土(RAC)的阻尼特性和损伤发展。考虑橡胶取代率、硅烷偶联剂和消泡剂等因素影响,采用悬挂自由振动法,测试橡胶改性再生骨料混凝土(RRAC)经历不同应力幅值单轴受压循环加载后的一阶固有频率和阻尼比,定量评价其动态弹性模量和耗散模量,揭示RRAC阻尼特性随损伤指数的演变规律。研究结果表明：无损伤状态下,随橡胶取代率增加,RRAC一阶阻尼比增加10.2%～30.6%,动态弹性模量降低4.2%～22.0%;而硅烷偶联剂浸泡预处理橡胶颗粒及外掺消泡剂可提高RRAC动态弹性模量5.1%～21.0%,但其一阶阻尼比降低7.1%～17.2%。RRAC损伤指数随应力幅增加先快后慢地增加,与RAC变化趋势相反,且高于RAC损伤指数,这归因于橡胶颗粒的薄弱界面;RRAC一阶阻尼比随损伤指数增加呈线性增大。10%橡胶掺量可同时提高RRAC一阶阻尼比和耗散模量,增加RRAC的耗能能力。     

改性橡胶对轻骨料混凝土改性作用分析

以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,利用司盘40对废旧橡胶颗粒进行改性,研究改性橡胶对轻骨料混凝土力学特征的影响.采用核磁共振检测技术,从研究改性橡胶影响轻骨料混凝土宏观性能的本质出发,以改性橡胶轻骨料混凝土孔隙度、横向弛豫时间T2谱等参数为依据,同时结合力学性能测试、BT-1800动态图像颗粒试验、亲水性试验和环境扫描电镜试验等技术手段对核磁共振结果进行对比和论证.结果表明:改性橡胶轻骨料混凝土力学性能提高,改性剂改善了橡胶颗粒的亲水性和圆形度;核磁共振T2谱3个峰值向小孔隙方向移动,改性橡胶轻骨料孔隙度降低了11%.     

不同侧向应力作用下轻骨料混凝土力学性能研究

从轻骨料混凝土双轴受力状态和粘结性能2个角度出发,研究不同侧向应力作用下轻骨料混凝土的力学性能。结果表明:双轴压-压工况下,侧向应力较大或较小时,试件呈现劈裂或剪切破坏形态,峰值应变绝对值随侧向应力增加而减小;双轴拉-压工况下,无论侧向应力为何值,试件均呈现劈拉破坏形态,峰值应变随侧向压力增加而减小;粘结滑移曲线在不同侧向拉力时,升高段和降低段呈现非同种特性,平均粘结强度随侧向拉力均值的增加而降低。基于Kupfer提出轻骨料混凝土双轴力学性能新破坏准则,可以良好描述轻骨料混凝土在侧向应力作用下的破坏规律。