低弹性模量埋入型混凝土应变传感器的研究

【摘要】：包含混凝土早龄期变形的准确测量是实现全寿命评价混凝土结构服役性能的重要前提之一。然而,目前已有的测量混凝土变形的仪器多数置于其外部,这对于早龄期物性尚未发展健全、强度极低、表面潮湿的混凝土来说,该类仪器的安装与使用受到了很大限制,难以实现早龄期混凝土变形的准确、经济、便捷、在线式测量。埋入型传感器的出现,确能较好地解决这一问题,但目前已有的埋入型传感器其弹性模量约为300~800MPa,对于需灵敏响应混凝土早龄期的变形而言过大,从而造成对变形的捕捉滞后。针对上述问题,本文提出了利用双Ω形弹性元件增大变形效应的新思路,以开发低弹模埋入型应变传感器(Embedded Strain Sensor,以下简称为ESS)为研究目标,阐述了ESS变形测量的基本原理,并据此设计、制作和装配了ESS试制品。通过自主设计的标定装置获得了ESS的变形修正系数,实验探究了ESS的基本性能。通过采用ESS和常规位移传感器(以下简称为CDP)测量混凝土早期变形的对比实验,验证和探讨了ESS变形测量的可靠性和优势。在本文的研究范围内,可以得出以下结论:1.基于变形增大效应的双Ω型弹性元件的ESS设计,其原理和构成合理可行,验证实验的结果和ABAQUS模拟的结果也证明了这一结论。2.通过自行设计的标定装置获得了ESS的应变值与实际变形之间的定量关系,这一关系可用于测定混凝土的变形。3.标定获得的ESS应变值与实际应变值之间存在着良好的线性关系,二者比例系数约为0.835~0.962。4.标定实验数据显示,由于手工制作的原因,ESS之间存在着个体差异,为了达到准确监测应变的效果,每个ESS需单独进行标定。5.所获得的ESS弹性模量不超过35Mpa,不仅远低于成熟混凝土弹性模量,而且低于凝结硬化初期混凝土的弹性模量,这是ESS能精确测量混凝土早龄期变形的优势。6.验证实验表明ESS能够较好地实现传统方法所不能实现的早龄期混凝土变形的测量。