本文以聚氨酯水泥（PUC）加固橋梁的工程實(shí)踐為背景,通過(guò)向PUC中加入納米碳纖維（CNF）等導(dǎo)電填料,將其制成納米碳纖維聚氨酯水泥（CPUC）復(fù)合材料。從CPUC的制備、力學(xué)特性入手,對(duì)CPUC的機(jī)敏特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并提出了一種簡(jiǎn)便易行的評(píng)估CNF分散效果的方法。研究了 CPUC在疲勞荷載作用下的電阻率變化規(guī)律,利用CPUC電阻率變化對(duì)其疲勞累積損傷進(jìn)行定量評(píng)定。通過(guò)CPUC材料加固混凝土大梁,建立電阻變化率與外荷載關(guān)系模型,對(duì)梁體的承載力狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估,加固的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了梁體健康監(jiān)測(cè)的雙重效果。利用CPUC加固混凝土柱,提高柱承載能力的同時(shí),通過(guò)CPUC的縱向電阻變化率預(yù)估鋼筋縱向應(yīng)變,對(duì)柱體損傷程度進(jìn)行定量表征,形成具有損傷自診斷功能的外包CPUC混凝土柱體。最后,以某加固實(shí)橋?yàn)槔?利用集成型CPUC智能傳感器,對(duì)主梁張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束前后,及靜載試驗(yàn)下的主梁關(guān)鍵截面應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè),驗(yàn)證了其在工程應(yīng)用中的可行性。本研究為CPUC在智能監(jiān)測(cè)方向的工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)與方向。主要研究成果如下:1、以雙組分聚氨酯（PU）為膠凝材料,水泥作為主要細(xì)集料,CNF作為主要導(dǎo)電填料,通過(guò)對(duì)C... 

【文章頁(yè)數(shù)】：169 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
        1.1.1 課題的研究背景
        1.1.2 課題的研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 納米碳纖維聚氨酯基復(fù)合材料力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 納米碳纖維聚氨酯基復(fù)合材料電學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 聚氨酯基智能材料研究現(xiàn)狀
        1.2.4 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.5 聚合物基復(fù)合材料加固研究現(xiàn)狀
    1.3 目前研究工作存在的問(wèn)題
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
2 納米碳纖維聚氨酯基復(fù)合材料的制備
    2.1 原材料
        2.1.1 膠凝材料
        2.1.2 細(xì)骨料
        2.1.3 導(dǎo)電填料
    2.2 CNF表面改性及拌和過(guò)程
        2.2.1 CNF的表面改性
        2.2.2 拌和過(guò)程
    2.3 微觀表征與性能測(cè)試
        2.3.1 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.2 X射線衍射(XRD)
        2.3.3 傅里葉變換-紅外光譜(FTIR)
        2.3.4 熱重(TG)分析
    2.4 CPUC滲慮閾值及測(cè)試方法
        2.4.1 CPUC滲慮閾值
        2.4.2 兩電極與四電極測(cè)試方法比較
        2.4.3 電流與電壓電極距離對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 納米碳纖維聚氨酯基復(fù)合材料基本力學(xué)性能研究
    3.1 抗壓性能測(cè)試
        3.1.1 配合比設(shè)計(jì)
        3.1.2 抗壓試驗(yàn)
        3.1.3 纖維摻量對(duì)PUC應(yīng)力應(yīng)變及模量影響
        3.1.4 泊松比
    3.2 抗彎拉強(qiáng)度
        3.2.1 抗彎試驗(yàn)
        3.2.2 荷載-撓度關(guān)系
        3.2.3 彎拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
    3.3 抗拉強(qiáng)度
        3.3.1 直拉強(qiáng)度
        3.3.2 直拉、劈拉、彎拉強(qiáng)度比較
    3.4 與混凝土粘結(jié)試驗(yàn)
        3.4.1 直接拉伸粘結(jié)試驗(yàn)
        3.4.2 粘結(jié)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)
    3.5 纖維增強(qiáng)機(jī)理
        3.5.1 拉伸強(qiáng)度
        3.5.2 彈性模量
    3.6 本章小結(jié)
4 納米碳纖維聚氨酯基復(fù)合材料機(jī)敏特性研究
    4.1 靜態(tài)電阻率影響因素
        4.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.2 結(jié)果與討論
    4.2 壓敏性能測(cè)試
        4.2.1 試樣制作及測(cè)試方法
        4.2.2 CPUC壓敏特性
        4.2.3 導(dǎo)電及壓敏機(jī)理分析
    4.3 彎阻特性測(cè)試
        4.3.1 彎曲試驗(yàn)
        4.3.2 彎拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        4.3.3 CPUC彎阻特性
    4.4 拉敏性能測(cè)試
        4.4.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.4.2 單次加載拉敏特性
        4.4.3 不同應(yīng)力幅值下循環(huán)加載拉敏特性
        4.4.4 受拉弛豫過(guò)程
    4.5 CPUC人工加速濕熱老化電導(dǎo)特性研究
        4.5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.5.2 結(jié)果與討論
        4.5.3 機(jī)理分析
    4.6 不同環(huán)境溫度下CPUC電導(dǎo)效應(yīng)機(jī)理
        4.6.1 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電機(jī)理
        4.6.2 環(huán)境溫度對(duì)CPUC電導(dǎo)效應(yīng)的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 納米碳纖維聚氨酯水泥分散性評(píng)價(jià)研究
    5.1 引言
    5.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.2.1 靜態(tài)電阻率測(cè)試
        5.2.2 正六面體試塊制備與電阻測(cè)試
        5.2.3 壓敏性能測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 不同聚灰比下滲流曲線
        5.3.2 正六面體電阻變異系數(shù)Cv
        5.3.3 壓阻靈敏度
        5.3.4 取樣正六面體與相應(yīng)拌合物之間靈敏度誤差
        5.3.5 電阻變異系數(shù)與靈敏度關(guān)系
        5.3.6 CNFs摻量最優(yōu)配合比與靈敏度判別
    5.4 本章小結(jié)
6 本征型CPUC加固混凝土梁、柱自監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究
    6.1 CPUC加固混凝土梁-彎曲疲勞累積損傷自監(jiān)測(cè)研究
        6.1.1 四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)
        6.1.2 結(jié)果與討論
        6.1.3 結(jié)論
    6.2 CPUC加固混凝土梁-彎曲自監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究
        6.2.1 試驗(yàn)概況
        6.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及討論
        6.2.3 結(jié)論
    6.3 CPUC加固混凝土柱-軸壓自監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究
        6.3.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        6.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
        6.3.3 結(jié)論
    6.4 本章小結(jié)
7 集成型CPUC在橋梁工程中的應(yīng)用
    7.1 集成型CPUC的標(biāo)定
        7.1.1 集成型CPUC傳感器的制作
        7.1.2 表面型CPUC彎壓傳感器的標(biāo)定
        7.1.3 表面型CPUC彎拉傳感器的標(biāo)定
    7.2 集成型CPUC在橋梁施工監(jiān)控中的應(yīng)變監(jiān)控
        7.2.1 工程概況
        7.2.2 主梁應(yīng)變監(jiān)控方案及測(cè)點(diǎn)布置
        7.2.3 主梁應(yīng)變監(jiān)控結(jié)果
    7.3 集成型CPUC在橋梁靜載試驗(yàn)中的應(yīng)變測(cè)試
        7.3.1 靜載試驗(yàn)方案及測(cè)點(diǎn)布置
        7.3.2 校驗(yàn)系數(shù)及應(yīng)變測(cè)量
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]鋼纖維對(duì)智能混凝土裂縫自監(jiān)測(cè)性能的影響[D]. 謝昊威.大連理工大學(xué) 2018
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[10]FRP約束混凝土軸壓短柱核心區(qū)應(yīng)力的傳感器測(cè)試[D]. 張穎.濟(jì)南大學(xué) 2013



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