碳纤维水泥石传感器制作技术及其研究现状.pdfVIP

关新春 等：碳纤维水泥石传感器制作技术及其研究现状 1569 碳纤维水泥石传感器制作技术及其研究现状* ∗ 关新春，韩宝国，欧进萍 (哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090) 摘 要：碳纤维水泥石传感器具有造价低、耐久性好、 健康监测的需要。以应用最多的传感器——电阻应变 埋设工艺简单、与混凝土材料相溶性好等特点，有望 片为例，它不仅存在抗电磁干扰性差、灵敏度低的缺 成为混凝土结构长期健康监测的新一代传感装置。本 点，而且长期测量结果的准确性也受环境温湿度、应 文评述了原材料的选择与处理、搅拌工艺、电极制 变片的蠕变、粘结剂的强度时效、导线电阻、电容等 作、电阻率测试方法等几个制作碳纤维水泥石传感 多种因素的影响，误差大、可靠性低。电阻应变片仅 器的关键技术的研究状况，并在此基础上，进一步 能部分满足结构短期的性能测量，对于结构长期寿命 探讨了碳纤维水泥石传感器所急需解决的几个关键 监测是无法实现的。而近十年来发展势头强劲的光纤 技术问题。 传感器，虽然具有灵敏度高、柔软易于布置、适宜于 关键词：碳纤维水泥石；传感器；制作技术；进展 分布传感及遥测、抗电磁干扰性强等优良性能，但光 中图分类号：TQ172.1 ；TU528.582 文献标识码：A 纤传感器所存在的与混凝土结构的变形匹配性差、植 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊 入成活率低、解调设备造价高的缺点，在一定程度上 限制了它在土木工程领域的大面积推广应用。如何在 1 引 言 不大幅度提高工程造价和不改变当前施工工艺的情 况下，对混凝土结构进行健康监测，已经成为土木工 大型土木工程结构和基础设施的使用期都长达 程领域急需解决的一个热点问题[7~ 11] 。 几十年、甚至上百年。在其服役过程中，由于环境载 近年来，得到广泛关注的基于碳纤维水泥石压敏 荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素 效应而制作的碳纤维水泥石传感器为以上问题的解 的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减， 决带来了希望。由于其主要原材料为水泥石和少量碳 甚至导致突发事故。加强大型土木工程结构的健康监 纤维，所以其造价低、耐久性与混凝土相当、与混凝 测、预防重要基础设施突发事故的发生，进而避免重 土相容性好，它可以象一个大骨料一样埋在混凝土 大经济和社会效益的损失已经成为土木结构的一个 研究热点[1~3] 。 中，非常适合监测混凝土的压应力状态[12~18] 。本文将 从材料的选择与处理、搅拌浇注工艺以及电极设计与 土木结构健康监测的一个重要途径是在结构关