納米炭黑環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料應(yīng)變和裂縫感知特性研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是目前土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)大型土木工程的健康監(jiān)測(cè)需要靈敏度高、穩(wěn)定性及耐久性好的傳感器。本文從工程需求出發(fā)，系統(tǒng)地研究炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂基傳感器的電學(xué)和力電性能，并將傳感器埋入鋼筋混凝土構(gòu)件中形成智能自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　首先，以電阻率的平均值和變異系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合掃描電鏡圖片，分析研究攪拌時(shí)間和偶聯(lián)劑表面改性對(duì)炭黑粉體在環(huán)氧樹(shù)脂基體中分散性的影響，并進(jìn)一步研究炭黑在環(huán)氧樹(shù)脂基體中分散性對(duì)

2、炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂基塊體傳感器力電性能的影響，從而確定傳感器試件制備的基本工藝；通過(guò)分析其所形成電場(chǎng)的差異，比較不同電極對(duì)傳感器電學(xué)及力電性能的影響，確定最佳的電極形式。
　　其次，通過(guò)比較摻加不同直徑和結(jié)構(gòu)炭黑的環(huán)氧樹(shù)脂基塊體傳感器的伏安特性和力電性能，分析炭黑直徑和結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器力電影響的機(jī)理；研究環(huán)氧樹(shù)脂基塊體傳感器在循環(huán)荷載下的力電性；進(jìn)一步研究環(huán)向約束下炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂塊體傳感器在靜載和循環(huán)荷載下的力電性能，找到提高炭黑/環(huán)氧樹(shù)

3、脂基塊體傳感器力靈敏度的途徑。
　　制備炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂基單電極和多電極薄膜傳感器，研究炭黑摻量對(duì)單電極薄膜傳感器電阻率和力電性能的影響，揭示其滲流特性；研究不同電極布置形式下單電極薄膜傳感器的力電性能；研究單電極薄膜傳感器在循環(huán)荷載下的力電性能，分析循環(huán)荷載作用下薄膜傳感器靈敏度系數(shù)的變化機(jī)理；提出通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂基體中混摻不同直徑和結(jié)構(gòu)炭黑改善薄膜傳感器在循環(huán)荷載下的監(jiān)測(cè)性能的方法；研究多電極薄膜傳感器在彎矩作用下的監(jiān)測(cè)性能。

4、r>　　然后，研究炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂基傳感器的基本傳感特性，包括滯后、時(shí)間零漂移、量程、靈敏度、線性度和重復(fù)性；研究濕度和溫度對(duì)傳感器性能的影響，提出溫度補(bǔ)償方法；研究加載速度對(duì)傳感器監(jiān)測(cè)性能的影響。
　　最后，將炭黑/環(huán)氧樹(shù)脂基傳感器應(yīng)用于混凝土柱及鋼筋混凝土梁形成自監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)。研究環(huán)氧樹(shù)脂基塊體傳感器對(duì)混凝土柱及鋼筋混凝土梁受壓區(qū)壓應(yīng)變的監(jiān)測(cè)，比較傳感器測(cè)試結(jié)果與位移計(jì)及同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變片的監(jiān)測(cè)結(jié)果；應(yīng)用多電極薄膜傳感器對(duì)鋼筋混凝土