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【博士】机敏混凝土压敏性及钢筋腐蚀与防护机理研究 pdf.pdf

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上传人:zhangkuan1436 2021/2/28 文件大小:9.01 MB

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摘要性和同寿命性,还具有造价低、可大规模布设等特点,可满足土木工程结构长状翁岢隽嗽诨艋炷恋闹票腹讨惺褂肅牧希愿慕舨牧补加入石墨导致的复合材料力学性能的下降,制备了电学性能稳定、力学性能芯苛怂票傅男滦突舨牧系挠Ρ淞槊舳认凳齂ノ挥Ρ涞牡缱璞浠机敏混凝土作为一种水泥基本征复合材料,与混凝土结构具有天然的相容期健康监测的需要,已成为该领域的热点和前沿研究方向。水泥基导电复合材料应变自感知性能是基于其电阻与应变的对应关系,即压阻特性。本文针对目前机敏混凝土存在的问题,提出了在制备水泥基复合材料时内掺水泥基渗透结晶防水材料、以碳纤维和石墨为导电相的技术路线,并从制备工艺及组分优化、单向和多轴应变状态下的自感知特性及机理,以及含和碳纤维混凝土中钢筋的腐蚀与防护机理等方面进行了较深入系统的研究。论文主要成果与创新之处如下:的电学性能及压敏性的稳定性,提高机敏材料的力学性能。通过改进碳纤维分散工艺、内掺和采用浓***浸泡枷宋票噶颂枷宋嗑唤蜕浆,并对其微观结构、电学特性、单向循环荷载下的压阻特性和力学性能进行了实验研究和理论分析。同时,研究了内掺的石墨水泥基机敏材料的导电及压阻性能、力学性能。结果表明,经浓***浸泡处理的碳纤维分散性得到了增强,碳纤维在水泥基体中分散较为均匀。对试样的微裂缝具有自修复作用,可以提高机敏混凝土的力学性能和电学性能的稳定性。芯苛四诓鬋奶枷宋嗷春喜牧的电学性能和力学性能。通过复掺长程导电的碳纤维和短程导电的石墨,内掺以部分弥较好的新型机敏材料。研究结果表明,内掺占水泥质量分数,下同ヌ枷宋腃渗滤阈值为%左右;石墨掺量为%~%的难棺特性最好,碳纤维和石墨复掺工艺提高了机敏材料电学性能的稳定性。岢隽死敏潜谆宋魑V票富艋炷潦彼佣糖碳纤维的分散剂。结果表明,可以替代羧***纤维素稚⑻枷宋有效解决其容易起霉、耐水性差的问题。率教至硕嘌范訡试块电学性能的影响,基于隧道效应理论,对多轴
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好的对应关系,具有很好的同步性。在单调加载条件下,试块的电阻值可以清晰反映试块的弹性范围、塑性范围和破坏范围。捎眯掳枭敖ā⒂不敖ê秃旯鄣绯丶际酰芯糠治隽瞬鬋⒍切碳纤维及盐水浸泡和干湿循环对钢筋锈蚀的影响,探讨了混凝土结构钢筋腐蚀与防护的机理。结果表明,短切碳纤维促进钢筋锈蚀,其含量越大,促进钢筋锈蚀作用越明显。结构系统防护法可有效实施对钢筋的保护。应变下的力电理论进行了初步分析,并进一步探索了嵌入式试块对混凝土柱的自感知特性,研究了多轴应变条件下机敏材料作为传感器监测结构埋入试样部位的受力状态的可行性。结果表明,在压应力幅值循环荷载作用下,含石墨%和%的匝腒值分别为和;含碳纤维ァ石墨%和%的腒值分别为和,均远高于电阻应变片的G入式试块的混凝土柱具有良好的压敏特性。在循环荷载的作用下,内嵌混凝土柱中心的机敏材料试块的电阻变化率与混凝土柱所受的压力呈现良关键词:水泥基机敏材料与结构;碳纤维;石墨;水泥基渗透结晶防水材料;钢筋腐蚀与防护
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第滦髀问题的提出与民用建筑、道路与桥梁工程、港口工程与水利工程等各种工程结构中。据不.亿吨,折合成混凝土,应不少于.诹⒎矫住S纱丝杉嗷炷潦世界经济发展和人类进步不可缺少的建筑材料。但是,混凝土结构,特别是重大土木工程结构,如超大跨桥梁、超大跨空间结构、大型水利工程、大型海洋平台结构和核电站建筑等,其服役期一般长达几十年、甚至上百年。材质老化、各种载荷的长期效应、疲劳效应、突变效累并导致抵抗力衰减,从而导致其抵抗自然灾害的能力下降、甚至可能引发灾实施健康监测与控制技术,以及弄清混凝土中钢筋的腐蚀问题,已成为土木工众所周知,要对重大土木工程结构实施智能监测与健康诊断,必须研制出智能材料的出现与发展,为土木工程的智能监测开辟了崭新的途径,已具有一感功能于一身,造价低、耐久性好、埋设工艺简单、与混凝土工程与结构具有应力自感知水泥基复合材料是指在混凝土搅拌或成型过程中掺入一种或多种材料形成的具有特殊功能特性的本征混凝土复合材料,也包括在混凝土成型水泥混凝土现今已成为用量最大的建筑材料】。混凝土结构广泛应用于工业完全统计,全世界年产水泥已超过亿吨,如果平均以痬乃嘤昧考疲全世界每年混凝土的产量应不低于亿立方米。中国年的水泥产量已达应和复杂环境侵蚀等灾变因素的耦合作用将不可避免