基于壓電智能骨料的混凝土滲水監(jiān)測方法研究.pdf

1、近年來隨著智能材料以及智能傳感器的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)得到了進一步的拓展。其中，壓電陶瓷材料因為具有正逆壓電效應、頻響高、成本低、可重復性好、適合實時監(jiān)測等優(yōu)點，使得其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域廣泛應用。目前埋入式壓電智能骨料（Smart Aggregate簡稱SA）傳感器主要研究和應用于混凝土結(jié)構(gòu)損傷裂縫、早期水化、鋼管與混凝土脫粘和樁基等領(lǐng)域的監(jiān)測，而在混凝土結(jié)構(gòu)滲水監(jiān)測方面鮮有報道，本文將搭建壓電滲水監(jiān)測系統(tǒng)，圍繞傳感器在水中傳輸特

2、性、溫度效應、波速表征及數(shù)值實現(xiàn)等方面展開相關(guān)研究，具體包括以下幾方面的工作：
　　將壓電智能骨料浸泡于自來水中，以浸泡時間描述水侵入智能骨料內(nèi)部的過程，試驗研究了壓電智能骨料的工作性能（信號幅值）隨浸泡時間的變化，并考慮了激勵信號頻率的影響。研究結(jié)果表明：水對壓電智能骨料工作性能的影響是非常明顯的，在浸泡的前幾個小時信號幅值迅速增大后趨于穩(wěn)定。
　　通過對處于溫度變化環(huán)境中的混凝土試件進行主動監(jiān)測，并將監(jiān)測信號幅值作為評價

3、指標，對基于壓電智能骨料的混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)功能單元的溫度敏感性進行了試驗研究。研究結(jié)果表明：P波幅值具有較強的溫度敏感性，隨溫度降低監(jiān)測信號幅值也隨之降低，反之亦然。并且，隨激勵信號頻率的增加，P波幅值受溫度影響減小。
　　基于混凝土滲水深度監(jiān)測系統(tǒng)，采用不同頻率激勵信號，分別對處于同一滲水深度及不同滲水深度的兩根素混凝土短柱進行主動監(jiān)測，研究了監(jiān)測信號幅值及波速信息隨混凝土滲水深度的變化規(guī)律。對比討論了峰值點法、互相關(guān)法以

4、及互功率譜法對P波總傳播時間的影響，并基于等效P波波速定性評價了混凝土的滲水情況。研究結(jié)果表明：同一滲水深度下，監(jiān)測信號幅值隨浸水時間呈先迅速下降后趨于穩(wěn)定；不同滲水深度下，監(jiān)測信號幅值隨滲水深度的增加，呈降低趨勢，當試件滲水飽和時幅值會略有提高。另外，隨滲水深度增加等效 P波波速有非線性增大趨勢，因此基于等效P波波速定性評價混凝土滲水狀況是可行的。最后，研究表明利用互相關(guān)法確定總傳播時間具有很大的優(yōu)越性。
　　利用有限元軟件An