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基于埋入式声发射传感器的混凝土精确定位试验研究

刘昱清  
【摘要】:随着施工技术的不断进步和新型材料的使用,巨型工程、超高层等重大工程已广泛进入人们的视线。伴随而来的安全性问题也愈发严重,如何对重大工程进行实时、在线、原位监测,及早发现安全隐患,为采取有效措施尽可能多的争取时间,已成为当今工程界的重点及难点问题。作为土木工程中被应用最为广泛的建筑材料,混凝土在使用过程中带裂缝工作是一个普遍现象,而当裂缝扩展到一定的宽度时,便会引发渗水、钢筋锈蚀等问题,使结构的整体性和安全性遭到破坏,严重影响工程的安全。如能及时捕捉到混凝土结构中的裂缝及其发展变化情况,必可使安全监测系统的预警作用有效提高。声发射技术作为一种动态无损检测技术,可长期、连续地监视缺陷的安全性和超限报警,对于结构损伤分析研究和获取材料内部开裂信息是一种行之有效的方法,尤其是由声发射技术得到的有关材料内部损伤时空分布的源定位信息最具价值。在相关工程应用中,对结构中缺陷发生的位置及其发展变化情况进行精确定位监测并评估其危险程度,进而采取相应的补救措施,也是无损检测的主要功能与最终目的。 本文针对水泥基材料试件,特别是混凝土试件进行了声发射试验研究。根据混凝土声发射试验对传感器宽频、相容性好等性能的要求,参考了一些已有的研究成果,制备了适合埋入混凝土中进行声发射监测的1-3型传感器。对实验前一些主要声发射参数的确定进行了试验研究,给出了各参数的确定方法,确定了不同距离及环境下声发射参数的设置值。针对声速对声发射定位结果的影响较大的问题,分别进行了不同距离下砂浆、混凝土和钢筋混凝土三种水泥基材料中声发射波速试验研究,确定了不同传感器条件下以距离为变量的水泥基材料声发射波速变化规律。通过将声发射传感器埋入混凝土中进行断铅模拟声发射源3D定位试验,与外置式试验结果相对比,来确定合理布置传感器后,埋入式传感器对声发射3D定位精度的提高程度。试验证明将传感器埋入混凝土中,对实现其声发射精确定位具有较高的可行性和有效性。 本文实验研究结果表明,运用埋入式1-3型声发射传感器阵列,能够在线、实时、原位的对混凝土结构中裂缝发展进行精确定位监测,及时反映混凝土裂缝损伤的发展情况并做出预测和评估。


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