碳纤维水泥基复合材料受弯构件的力电效应研究

论文摘要

混凝土是当今应用最为广泛的建筑材料之一,但在使用过程中,受到自然环境的侵蚀、人为因素的影响等原因,其承载力会不断降低,相应耐久性和安全性也不断下降,甚至出现突然断裂等重大安全事故。因此,对建筑物进行安全检测及监测就成为日益重要的关及国家可持续发展的重要课题。碳纤维混凝土是在普通混凝土中加入短切碳纤维后制成的一种智能复合材料,除了具有良好的力学性能外,还具有自监测能力,而且与常规的检测仪器相比成本较低,自出现以来,越来越受到国内外学者的重视,其应用领域正不断扩大。本文探讨了碳纤维混凝土的制作工艺和影响因素,经过大量实验得到了一个较为合理的配合比,并改进了湿拌法,得到重复性较好的试件制作工艺。初步研究了碳纤维混凝土的导电机理及力电效应产生机理。设计了测试力电效应的电路及主要测试仪器,通过实验验证了碳纤维混凝土力电效应的存在及其与所受荷载的对应性。实验总结了在不同形式荷载作用下,不同碳纤维掺量的试块对应产生的力电效应的规律。实验表明：试块的力电效应与所受荷载状况有较好的对应性,随碳纤维掺量的增加,力电效应整体呈减弱趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 智能材料概述
• 1.1.1 智能材料的概念及特征
• 1.1.2 智能材料发展现状
• 1.1.3 智能材料在土木工程中的应用
• 1.2 碳纤维混凝土概述
• 1.2.1 智能混凝土的概念及发展现状
• 1.2.2 碳纤维混凝土的概念及特征
• 1.2.3 碳纤维混凝土的力电效应
• 1.3 本文的研究内容和意义
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 研究的意义
• 第2章 碳纤维混凝土的导电机理
• 2.1 导电混凝土
• 2.1.1 导电混凝土的定义
• 2.1.2 导电混凝土主要性能指标
• 2.1.3 导电相骨料
• 2.2 复合材料的导电机理
• 2.2.1 聚合物基复合材料的导电机理
• 2.2.2 病界浓度和开关效应
• 2.2.3 复合材料电导率的影响因素
• 2.3 碳纤维智能混凝土的导电机理
• 2.3.1 碳纤维智能混凝土的导电组分
• 2.3.2 碳纤维水泥砂浆的导电性能
• 2.4 混凝土的电偶层模型与力电效应机理
• 2.4.1 电偶层
• 2.4.2 混凝土力电效应相关的电偶层模型
• 2.4.3 混凝土力电效应机理
• 第3章 碳纤维混凝土试件的制作及性能影响因素
• 3.1 引言
• 3.2 碳纤维分散性的研究方法
• 3.2.1 新拌料浆法
• 2.2.2 硬化试件电阻测试法
• 3.2.3 硬化试件断面形貌法
• 3.2.4 分散性模拟试验法
• 3.2.5 灼烧法
• 3.3 碳纤维混凝土电阻的测试方法
• 3.3.1 极化效应对电阻测试的影响
• 3.3.2 电极及其布置形式的选用
• 3.3.3 电阻测试方法
• 3.5 碳纤维水泥基试块制作工艺的探讨
• 3.6 分散剂的选择对分散性的影响
• 3.6.1 试验设计
• 3.6.2 试验结果分析
• 3.7 水灰比对分散性的影响
• 3.7.1 试验设计
• 3.7.2 试验结果分析
• 3.8 砂灰比对分散性的影响
• 3.8.1 试验设计
• 3.8.2 试验结果分析
• 3.9 本章小节
• 第4章 碳纤维水泥基受弯构件力电效应的试验研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试验材料和设备选取
• 4.1.2 试件的制备
• 4.2 验证性试验及相关仪器的准备工作
• 4.2.1 验证力电效应试验
• 4.2.2 仪器的抗干扰处理
• 4.2.3 电压放大器的制作
• 4.3 碳纤维水泥砂浆受弯构件的力电效应
• 4.3.1 碳纤维水泥基受弯构件在三角波下的力电效应
• 4.3.2 碳纤维水泥基受弯构件在方波下的力电效应
• 4.3.3 碳纤维水泥基受弯构件在循环荷载下的力电效应
• 4.4 混凝土力电效应机理与试验结果的比对
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士学位论文受资助情况