炭黑与钢纤维对混凝土裂缝自监测性能的影响

为了研究导电相对混凝土裂缝自监测性能的影响,本文对复掺炭黑-钢纤维的智能混凝土进行了试验研究。基于四电极法,对试件在弯曲荷载作用下的电阻变化率进行了分析,对比研究了不同钢纤维掺量对试件抗弯性能、裂缝自监测性能的影响。试验表明:结构型钢纤维的掺入能够显著提高试件开裂后的抗弯性能。基于荷载-时间-电阻变化率(load-time-FCR)曲线,可实现对混凝土试件开裂时刻的实时自监测。根据试验得到的电阻变化率-裂缝扩展位移(FCR-COD)曲线,FCR随着COD的增加而增加,并且曲线的斜率逐渐减小,使用对数函数能较好拟合FCR-COD关系曲线;裂缝监测灵敏度(gauge factor G)-裂缝扩展位移(G-COD)曲线中,随着钢纤维掺量的增加,相同COD下G值逐渐减小并且减小的幅度逐渐降低;结合导电机理并且使用COMSOL软件对试件裂缝自监测性能进行了分析。

纤维水泥基复合材料传感器用于弯曲裂缝监测

为了及时获得构件开裂及裂缝发展情况信息,提出了一种将混杂纤维水泥基复合材料传感器(FCCS)埋入构件中,并通过实时测量其电阻,实现构件健康监测的方法。试验研究了6组不同纳米炭黑、碳纤维和钢纤维掺量水泥基传感器的机敏性,对其弯曲破坏开裂及裂后荷载、挠度、裂缝张开位移(Scod)及电阻变化率(Rfcr)进行测量。结果表明:纤维水泥基复合材料传感器的电阻变化率随受拉侧裂缝张开位移增大而增大,且一次线性拟合的决定系数均在0.98以上,表明其具有较好的相关性;掺加碳纤维的FCCS拥有较高的电阻变化灵敏度。