隨著混凝土和新型智能材料的廣泛應(yīng)用,巨型工程、超高層建筑受到了人們的廣泛關(guān)注。如何對(duì)這些重大工程進(jìn)行實(shí)時(shí)的健康監(jiān)測(cè),成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。在服役過程中,混凝土帶裂縫工作是非常常見的,這往往是引發(fā)結(jié)構(gòu)各種破壞的原因所在。如能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中的缺陷,則能夠充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。作為一種動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)技術(shù),聲發(fā)射技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)、在線、監(jiān)視結(jié)構(gòu)的安全性,有利于后期結(jié)構(gòu)的損傷原理分析。在如今的工程應(yīng)用中,根據(jù)監(jiān)測(cè)的損傷位置對(duì)損傷進(jìn)行定位以確定結(jié)構(gòu)的健康與否,進(jìn)而進(jìn)行各種補(bǔ)救措施,也是無損檢測(cè)技術(shù)最高追求�；诖�,本文利用自制1-3型水泥基壓電傳感器,將其預(yù)埋入混凝土中,通過聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù),對(duì)混凝土早期水化和后期單軸抗壓試驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）根據(jù)混凝土聲發(fā)射試驗(yàn)對(duì)傳感器的要求,制備了寬頻、穩(wěn)定性好的1-3型水泥基壓電傳感器。（2）通過1-3型傳感器和商用傳感器對(duì)比研究不同水灰比混凝土的早期水化過程的聲發(fā)射特性,分析兩種傳感器對(duì)混凝土水化過程聲發(fā)射特性監(jiān)測(cè)的異同。（3）基于1-3型傳感器,對(duì)六組不同氧化石墨烯摻量的混凝土立方體試塊進(jìn)行單軸抗壓聲發(fā)射試驗(yàn),得出氧化石墨烯摻量對(duì)混凝土... 

【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

溫州樓房倒塌上述事故表明，大型土木工程結(jié)構(gòu)特別

濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1研究背景與研究意義自20世紀(jì)混凝土問世以來，經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展，混凝土已經(jīng)成為當(dāng)今工程界用量最大的建筑材料[1]，一系列大型公共基礎(chǔ)設(shè)施，如大壩、橋梁、道路、房屋、大跨空間地下結(jié)構(gòu)等逐漸進(jìn)入人們的視野，極大的促進(jìn)了人類社會(huì)文明的發(fā)展。隨著混凝土在土木工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基礎(chǔ)設(shè)施在服役過程中的安全性問題受到了人們的廣泛關(guān)注。這些基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期暴露在復(fù)雜的自然環(huán)境中，會(huì)受到各種不確定因素帶來的損傷，嚴(yán)重危害了人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全[2]。近十年來，關(guān)于房屋、橋梁等建筑結(jié)構(gòu)倒塌的安全事故時(shí)有發(fā)生，如：2011年8月8日17時(shí)，海南省萬寧市太陽(yáng)河上一座大橋發(fā)生坍塌，事故造成2人死亡，2人受傷。2016年10月10日凌晨，浙江溫州市鹿城區(qū)雙嶼街道發(fā)生一起樓房倒塌事故，一座約6層樓高樓房的一部分發(fā)生垮塌，多人被掩埋，事故造成22人死亡，6人受傷。2016年11月24日7時(shí)，江西省宜春市豐城電廠三期在建項(xiàng)目冷卻塔施工平臺(tái)倒塌，事故共造成74人死亡，2人受傷。2019年10月10日晚上6時(shí)左右，江蘇無錫312國(guó)道上海方向K135處錫港路上跨橋路段出現(xiàn)橋面?zhèn)确�，事故共造�?人死亡，2人受傷。圖1.1溫州樓房倒塌圖1.2江西豐臺(tái)冷卻塔倒塌上述事故表明，大型土木工程結(jié)構(gòu)特別是發(fā)電廠、房屋、橋梁、大壩等，由于外部荷載、施工工藝或自然災(zāi)害等非人為因素的影響，非常容易發(fā)生安全事故，其安全問題不容忽視。因此，如何對(duì)這些大型土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)，并能提前發(fā)出有效的預(yù)警，成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)[3-5]。

基于埋入式壓電傳感器的混凝土聲發(fā)射特性研究4和驅(qū)動(dòng)性能以及與混凝土材料相容性較好等優(yōu)點(diǎn)，成為土木工程領(lǐng)域新型傳感器研究的絕佳材料。基于上述背景，本文以水泥基壓電復(fù)合材料為原材料，制備了水泥基壓電傳感器，將其預(yù)埋入混凝土中，并利用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)對(duì)混凝土前期水化和后期抗壓全壽命過程的各種力學(xué)性能、聲發(fā)射特性進(jìn)行研究，為各種土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)提供必要的理論基矗1.2聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用研究聲發(fā)射被定義為材料或結(jié)構(gòu)中某一缺陷處能量的快速釋放而產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波的物理現(xiàn)象[21]，結(jié)構(gòu)的變形、微裂縫和其它應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)的變化，都可以引起聲發(fā)射信號(hào)的變化。其工作原理是，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)損傷、應(yīng)力集中等變化時(shí)，聲發(fā)射傳感器會(huì)迅速捕捉到波的信號(hào)，通過聲電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大器將信號(hào)放大并傳播到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的采集處理，采集系統(tǒng)將采集好的信號(hào)傳播到記錄與顯示系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄與分析。其原理如圖1.3所示。圖1.3AE檢測(cè)原理圖作為聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的中心環(huán)節(jié)，對(duì)傳感器的研究必不可少。要想得到準(zhǔn)確的聲發(fā)射信號(hào)，除了設(shè)置正確的聲發(fā)射閾值外，還需要高質(zhì)量、高靈敏度、高耐久性、高聲阻抗的傳感器和聲發(fā)射分析處理系統(tǒng)的協(xié)助。在捕捉聲發(fā)射信號(hào)的過程中，為了減小試驗(yàn)誤差，聲發(fā)射傳感器需要具備以下性能[22]。（1）較高的靈敏度。傳感器靈敏度是指輸出的信號(hào)與輸入的信號(hào)的比值。靈敏度是用來表征傳感器傳輸信號(hào)性能的指標(biāo)，靈敏度越高，傳感器的信號(hào)出入比就越高。（2）較好的穩(wěn)定性。傳感器穩(wěn)定性是指輸入和輸出信號(hào)過程中比較平穩(wěn)，波動(dòng)不大，與基體材料適應(yīng)性較好。（3）良好的寬頻響應(yīng)。傳感器除了具備以上性能要求之外，還需要具有較寬的頻率


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