石墨系導(dǎo)電機(jī)敏混凝土性能及電成像研究.pdf

1、近幾十年來，作為土木工程學(xué)科中最具活力的研究領(lǐng)域之一，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)得到迅猛發(fā)展，日新月異。其中電阻率層析成像（Electrical Resistance Tomography, ERT）技術(shù)由于其不損害物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、無輻射、在線、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為成像研究的熱點(diǎn)。目前混凝土成像檢測技術(shù)在實(shí)際工程中的運(yùn)用尚處于研究階段，究其原因是混凝土自身電阻率過大且不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致該技術(shù)發(fā)展受阻。在混凝土中加入導(dǎo)電石墨制成的導(dǎo)電機(jī)敏混凝

2、土（Graphite Electrically Conductive Smart Concrete，簡稱為GECSC），具有良好的力電感知轉(zhuǎn)化能力，使此技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)中成為可能。
　　現(xiàn)在成像的研究大都集中于算法和圖像重建上，而本文通過研究混凝土基體為該技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)健康中的應(yīng)用提供了材料依據(jù)，既研究其結(jié)構(gòu)性能，又關(guān)注其多種功能特性，其中重點(diǎn)集中于混凝土的導(dǎo)電性研究。本文主要做了以下工作：
　?。?）開展了GECSC力

3、學(xué)性能試驗(yàn)。對摻加了石墨的混凝土基體進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，研究改性后材料的基本力學(xué)性能，探究了強(qiáng)度和流動性的變化規(guī)律，明確了石墨摻加量對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。
　?。?）探究了各個(gè)因素對GECSC導(dǎo)電性能的影響。通過試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了不銹鋼網(wǎng)電極，研究了石墨摻加量、養(yǎng)護(hù)齡期、含水率、溫度對混凝土電阻率的影響；通過電極上直流、交流供電切換，研究測量方式對測量結(jié)果的影響。對以上結(jié)果進(jìn)行理論分析并確定了電阻率滲透閥值。
　?。?）開發(fā)研制了一套GE

4、CSC的ERT成像系統(tǒng)?；赑XI平臺，用LBVIEW編程控制虛擬儀器，完善數(shù)據(jù)測量硬件系統(tǒng)；聯(lián)合使用MATLAB和COMSOL，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，灌注到有限元單元中，反演出基體內(nèi)部電阻率分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了圖像重建的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這個(gè)系統(tǒng)為GECSC結(jié)構(gòu)的ERT研究提供了一個(gè)良好平臺。
　　（4）探究ERT系統(tǒng)成像試驗(yàn)，對于給定的單雜質(zhì)和多雜質(zhì)高阻目標(biāo)進(jìn)行成像，研究GECSC結(jié)構(gòu)在不同電導(dǎo)率基體的成像規(guī)律，確定ERT系統(tǒng)的電阻