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静载及动载作用下碳纤维混凝土压敏性试验研究

钱金蕊  
【摘要】:碳纤维混凝土(CFRC)是在普通混凝土中掺入短切碳纤维而制成的一种复合材料。这种材料不但具有优良的力学性能,而且具有机敏特性,像压敏性、温敏性等。由于其电阻具有随其内部应力场和应变场变化而变化的特征,因而可以通过其电阻变化来实时监测结构的损伤状况,进而预测结构的剩余寿命。鉴于这种机敏性,碳纤维混凝土在道路、桥梁、大坝、海洋结构等大型复杂基础设施的健康监测方面展现出良好的发展前景。 本文主要是为交通系统的健康监测提供一种理论依据。所以为了提出一种新的研究碳纤维混凝土的压敏性的实验方法,本文主要做了以下主要工作: 首先,对碳纤维混凝土的国内外研究现状进行了比较全面的评述。以碳纤维混凝土立方体试件为研究对象,探讨了碳纤维混凝土的制造工艺,通过掺加表面活性剂和超细粉解决了纤维的均匀分散问题;并提出较为理想的电阻测试方法。 其次,通过探讨碳纤维掺量、龄期、极化效应、电极形式、布置方式及加载方式对碳纤维混凝土导电性、压敏性的影响,确定了研究碳纤维混凝土压敏性的电阻测试方法。 最后,建立了测试碳纤维混凝土试件的压敏性试验系统,研究了试件静载及动载作用下电阻的变化。研究结果表明碳纤维混凝土有比较显著的压力依赖性,且电阻的变化能定量地反映出作用在其上的压力变化,所以碳纤维混凝土可用作压力传感器。 碳纤维混凝土既是结构材料,又是功能材料,可以用于结构健康监测;碳纤维混凝土的压敏性不仅可以用于监测车速,车重和车流量,还可以监测道路变形和损伤情况,具有广阔的应用前景。以上研究成果,对深入认识碳纤维混凝土的机敏特性及其导电机理,对碳纤维混凝土早日应用于工程实际,具有一定的理论意义和应用价值。


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