石墨系導電機敏混凝土性能及電成像研究.pdf

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

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，使此技術應用于混凝土結構中成為可能。
　　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在工程結構健康中的應用提供了材料依據(jù)，既研究其結構性能，又關注其多種功能特性，其中重點集中于混凝土的導電性研究。本文主要做了以下工作：
　　（1）開展了GECSC力

3、學性能試驗。對摻加了石墨的混凝土基體進行力學試驗，研究改性后材料的基本力學性能，探究了強度和流動性的變化規(guī)律，明確了石墨摻加量對混凝土結構的影響。
　?。?）探究了各個因素對GECSC導電性能的影響。通過試驗，設計了不銹鋼網(wǎng)電極，研究了石墨摻加量、養(yǎng)護齡期、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果的影響。對以上結果進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)。基于PXI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)進行科學計算，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，實現(xiàn)了圖像重建的軟件系統(tǒng)設計。這個系統(tǒng)為GECSC結構的ERT研究提供了一個良好平臺。
　　（4）探究ERT系統(tǒng)成像試驗，對于給定的單雜質(zhì)和多雜質(zhì)高阻目標進行成像，研究GECSC結構在不同電導率基體的成像規(guī)律，確定ERT系統(tǒng)的電阻