声发射技术在纤维混凝土中的应用现状与展望

作者简介： 魏宝龙（９８ ） 男， １８． ， 河海大学土木与交通学院土木 系本科生， 江苏 南京 ２０９ １０ ８
王 瑶 （９３ ） 女 ， １７ 一 ， 副教授 ， 陵科技 学院建 筑工程 学院 ， 金 江苏 南京 ２ １６ １１９
马海涛（９５ ） 男， １７． ， 工程师， 北海舰队工程办公室， 山东 青岛 ２ ６７ ６０ １
（ ２ ：３ ， ０ １）８２８ ． ４
证 ， ｉｉｉ Ａ ｇｌ 对声发 射如何应 用于施 工现场 进行研究 ， ［ ］ 裔裕峰 ， 慧才． Ｄｍ ｔｏ Ｇ． ｇｅ ｓ ｒｓ ｉ ３ 谢 碳纤维水泥基材料 的声发射 特性 实验研 究 ［ ］ 建筑材料 学报 ，０ ７ ｌ （ ）３ ５３ ８ Ｊ． ２ ０ ，Ｏ ３ ：５ —５ ． ［ ］ 陆见广． 纤维智 能混凝 土 梁的力 电效 应研 究［ ． ４ 碳 Ｄ］ 南京 ：
Ｋｅ ｒ ｓ ｌｓｉａ ａｄ ｎ ａｃ ｉ ｃｕｅ ｒｈｔｃｕ ｅｃ ａａｔｒ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃａｓｅｌｇ ｒｅ ｒｈｔ ｔｒ ，ａｃ ｉ ｔｒ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｅ ｅ ｉ ｃ，ｇａ ｅ￣ａ ｅ ｒｄ ｍｒ
收稿 日期 ： １—８０ ★ ： 陵科技 学 院科研 基金 资助 （ 目编 号 ：ｔ － ０＿１ ） ２ １０ —１ ０ 金 项 Ｊ’ ２ ８０ １ ｉｎ ０
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魏 龙 ： 射 术 纤 混 土 的 用状 展 宝等声 技 在 维 凝 中应 现 与望 发
损 检 测 ，０ ３ ２ （ ） ３２３７ ２０ ，５ ６ ：０ —０ ．
・・ ３ ７
对混凝 土和钢纤 维混凝 土进行单 轴压缩试验 和声发射 试验研究 ， 适用性 和有效性 ； 利用声 发射 概率密 度 函数 的概 念 ， 析 了不 并 分 同荷载水平 的损伤过 程 。Ｄ Ｓｕｉｉ ． ｏｌ ｔ等人进行 了不 同钢 纤维掺 量 ｏ 混凝土板 的四点 弯 曲实 验 ， 而林 峰 等人 对前 人 的结 论进 行 了验
对声发射在碳纤维 混凝 土疲 劳、 坏研究 中的应用 进行 了探 索 ， 破
通 过与传 统方 法 的对 比得 出声发 射应 用 的可行 性 结论 ， 裔裕 而 峰 、 慧才又通 过声 发射技术 进一步对不 同制作工 艺下 的碳 纤维 谢
水泥基材性质进行研究 。
． 通材料 的抗拉 、 压和抗 折性 能都得 到改善 ， 增加 了材料 的耐磨 ２ ２ 声发 射技 术在 聚 丙烯 纤维 混凝 土 中的研 究 且 钟文慧 采用 Ｄ ｌ ｔ ｏ ｎ 聚丙 烯腈纤 维 ， ａ 分别 对素 混凝 土 、 掺加 性， 降低了材料 的干缩 。聚丙烯纤维在一定 程度上提 高 了水 泥的
２ 声发射 技 术在 纤维混 凝土 中 的研 究 现状 ２ １ 声发射 技 术在碳 纤维混凝 土 中的研 究 ．
在钟文慧利用声 发射研 究 了纤维 在混凝 土细 观层 次上 的作 用后 ， ｉ ｉｉ ． ｇｅｓ Ｄｍ ｔｏ Ｇ Ａ ｇｌ 等进行 了声发射技术 应用于 聚丙烯纤 维 ｒｓ ｉ
・
３ ・ ６
第３ ７卷 第 ３ ５期 ２０１１年 １ ２月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲ ＣＨＩ ＥＣ ＵＲＥ Ｔ Ｔ
山 西 建 筑
Ｖｏ ｜ ７ Ｎ ． ５ ｌ３ ｏ ３ Ｄｅ ． ２ ｌ ｃ ０１
・
结 构
・抗 震百度文库
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文章编号 ：０ ９６ ２ （ ０ ）５ ０ ３ —２ １０ —８ ５ ２ １ ３ —０ ６ ０ １
‘ｌ ｎｓｅ ”ｏ ｉｃ ｌｓｉａ ａｄ ｎ ａｃ ｉ ｃｕｅ ，ｐｏ ｉｅ ｏ ｕｄ ｎ ｅｔ ｄ ｍ ｌｓｉａ ａｄ ｎ ａｔ ｅ ｅｒｈ ‘】 Ｄ ｍｅｍｉｉｔｒ ｆＪｎ ｉｃａｓｃ ｇ ｒ ｅ ｒｈｔ ｔｒｓ ｒｖｄ ｄｓ ｍｅｇ ｉａ ｃ ｏｍｏ ｅ ｃａ ｓ ｌ ｇ ｅ ｒ ｒｓ ａｃ ・ ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｒ
ｆ ｒ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅＢ ａ ： ｙ ｌ ｏ ｄ Ｔ ｓ ｎ ｏ ｓｉ ｍｉｓｏ ｏ ｃ ｄ Ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｍｓ Ｃ ｃｉ Ｌ ａ ｅ ｔ ｄ Ａｃ ｕ ｔ Ｅ ｓ ｉｎ ｃ ａ ｃ
Ｍ ｔｏｓ Ｊ ． Ｃ ｔ ａｓＪｕｎ （ ｅｈ ｉ ａｅ ） ２ ０ ｅｈｄ ［ ］ Ａ １Ｍａ ｒ ｌ ｏｒａ Ｔ ｃｎ ａ Ｐ ｐｒ ， ０６ ｅ ｉ ｌ ｃ ｌ
王 明应用 Ｄ ｉ ａ 公式分析声发射事件数与应力之 问的关系 。
应用 Ｄ ｉ ａ 公式分析 了声发射事件 数与应 力之 间的关系 ， 验证 了其 ［ ］ Ａ ａ ． ｉｇ ，ａｌ ． ｉ １Ｅ ａ ａｏ ｆ ｔ ｎｔｅ ｅ ｅ — ２ ｄｍ Ｒ Ｒｄ ｅＰ ｕ Ｈ Ｚｅ ． ｖｌ ｔ ｎｏ ｒ ｇ ｎｄＲ ｉ ｈ ｕｉ Ｓｅ ｈ ｎ
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Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｒｕ ｈ ｔｅｄ ｔｉ ｄｔｘｕ ｌｒｓａｃ ｆｌｙ ｕ ｎ ｒｈｔｃｕ ｅｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓｏ ｉｃ ｌｓｉａ ａｄ ｎ ａｃ ｉ ｃｕ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｇ ｈ ｅａｌ ｅｔａ ｅ ｅ ｒｈ Ｏ ａｏ ｔａ ｄ ａｃ ｉ ｔｒ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｆＪｎ ｉｃａｓｃ ｇｒ ｅ ｈｔ ｔｒｓｃｍｍｕ ｙ，ａ ｅ ｅ ｓｃ ｌ ｒ ｅ ｍｔ ｓ
混凝 土研究 的可靠性 研究 ， 而宣卫 红等利用声 发射为 聚丙烯 纤维 Ａ ａ ． ｉｇ 和 Ｐ ｕ Ｈ． ｉ ｌ 比较循环荷载测试方法和声 拔 出破坏模 型提供佐证 。 ｄｍ Ｒ Ｒｄ ｅ ａｌ Ｚｅ ｈ
发射方法对碳纤 维混凝土 的破 坏的无损评价 ， 发现声发 射方 法评 ２３ 声发射技 术在 钢 纤 维混凝 土 中的研 究 ． 价更加简易 和灵 敏。裔裕 峰等人 进 行 了碳纤 维水泥 基材料 在
声发射技术在纤维混凝土中的应 用现状 与展望 ★
魏 宝龙
摘
王
瑶
马海涛
要： 声发射技术是检测材料 内微观过程的非常灵敏 的技 术 ， 声发射在 各种 纤维混凝 土应用 中的优 势、 从 可行 性等 方
面进行 了论述 ， 介绍 了声发射在纤维混凝土应用 中的最新进展 ， 并进行 了展望 。 关键 词 ： 声发射 ， 纤维， 混凝 土， 应用
南京理 工大学 ，０７ ２０ ．
２ ４ 声发射技术在多种纤维混凝土 中的对比研究 ．
Ａ ｉ Ｍｉ ｉ ｎ和 Ｓｌｍ Ｐ ｉｐ 进行 了钢纤维和 Ｆ Ｐ纤维混 ｍｒ ｒ ｒ ｍ ａ ａ ｈｌ ¨ ａ ｉ Ｒ
５ 缺 凝土梁 的声发射对 比。研 究发 现 Ｆ Ｐ纤维 混凝 土梁 由于其较 低 ［ ］ 张 琴． 陷碳 纤 维混 凝土 梁 的裂缝 自感知性 能 的研 究 Ｒ ［ ］ 兰州工业 高等专科 学校 学报 ，０ ０ １ （ ）３ ． Ｊ． ２ １ ，７ ４ ：６ 的刚度和较大 的脆性 ， 其声 发射 活动性 和峰值 振幅更 高 ， 且在 卸 ６ 基 Ｅ技术的混凝土细观损伤 的研 究［ ． Ｄ］ 上海 ： 载过程仍发 射信 号 ； 钢纤 维混 凝 土 的行 为更 接 近于 Ｋ ｉ ｒ 而 ａ ｅ 效 ［ ］ 钟 文慧． 于 Ａ ｓ 同济大学材料科 学与工程 学院 ，０４ ２０． 应 。陈兵等人 观测 了不 同种类 混 凝 土 三 点弯 曲 梁 的声 发 射 （ Ｅ） Ａ 特性 ， 发现 掺 加纤 维对 声 发 射 特性 有 明显 影 响。Ｊ Ｍ． ． ． Ｌ Ｒ ｉ等人 对声发射验证纤 维混凝 土破坏 的机理做 了探究 ， ｅ ｓ 并进
中图分 类号 ：Ｕ １ ． Ｔ ３７８ 文献标识码 ： Ａ
１ 概 述
混凝 土材料 在许多 工程 中广泛使 用 。但 混凝 土 的 自身缺 陷 也 限制 了它 的应用范 围和效果 。混凝 土工程 中使 用 的纤维包括 ： 碳纤维 、 聚丙烯纤维 、 钢纤 维等 。碳 纤维水 泥基 复合 材料 能使 普
Ｄ Ｓｕｉｉ ． ｏｌ ｔ等人 对不 同钢纤 维掺量混 凝土板 的声发 射行 为 ｏ 不 同制作工艺下 的声发射特性 的研究 。结果表 明 ， 用声发射 可 进行研究 。发现声发射 的活动性 与纤维 含量成 正 比。分析 显示 ， 利 以定性评价碳纤维 的分 散性 ； 同掺 量分 散剂 和硅粉 ， 不 在单 轴压 声发射参数 的变化可用于表征纤维 混凝土 的破坏过程 ； 同时可通
同时对 抗 冲击强度 ， 且价格低 、 耐老化 、 具有优 良的分散性 。钢 纤维 可以 两种不 同长度纤维混凝土进行 了三 点弯 曲循 环加载试 验 ， 其进行声发射监测 。建立 了材料声发 射参数 与挠度 的关 系方 程 ， 显著提高混凝土 的性能 。纤维混凝 土结构具有 良好 的性 能 ， 因 但 并根 据声 材料 的各 向异性 ， 且使 用过程 中可 能受 到的各种 复杂 载荷 作用 ， 得到了混凝土损伤与声发射累积能 量之 间的转化关 系， 发射累积能量定量化地监测和描述 混凝土材 料的细 观损伤 ， 细 从 使材料结构产生不 同类 型的损伤 ， 对结 构的安全使用 和寿命造 成 ｉ ｔｏ Ｇ Ａ ｇｌ ｒｓ ｓ等 威胁 。而传统 的材料 无损 检测 方法难 以适应 于检测 损伤 复杂 的 观层次上分析 了纤 维在混 凝土 中 的作 用 。Ｄｍｉｉ ． ｇｅｉ 纤维混凝 土材料 。近年来 ， 发射 检测技术作为一种新 的无 损 人 的研究显示 了声发射技术在研究混 凝土破坏 过程 的可靠 性 。 声
检测技术得到 了迅速发展 。
宣卫红等人 系统地进行了室 内纤维拔 出试验和声 发射试验 ， 以
砂浆 材料 的粘结 破坏机理 。声 发射试验 本文主要从声发射在各种纤维 混凝 土应 用 中的优 势 、 可行性 探究聚丙烯纤维混凝土／ 结果为提出的聚丙烯纤维拔 出破坏模 型提供了较好的佐证 。 等方面论述各种纤维混凝 土中声发射技术应用的现状 以及展望 。
ｗｅ ａ ｈ ｒ ｄ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ ｍａ ｉ ｓａｉｎ ｉ ｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｓ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｃａ ｓ ａ ｃ ｉ ｃｕ ｅ ，ｃ ｕ ｄ ｆ ｌ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ｇ ａ ｅ ｆａｕ ｅ ｆ Ⅱ ｓｔ ｅ ｇ ａ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｆ ｒ ｔ ｓ ｃｔ ｉ ｆ Ｃ ｉｅ ｅ ｔ ｉ ｏ ａ ｌｓ ｉ ｌａ ｈ ｔ ｔｒ ｓ ｏ ｌ ｕｌ ｒ ｆ ｃ ｈ ｄ ｅ ｔ ｒ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ａｏ ａ ｉ ｃ ｒ ｅ ｙ ｌ ｒ
Ｄｉ ｕ ｓｏ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｇ ａ ｅｆ ａｕ ｅ ｏ ｌｓｉａ ａ ｄ ｎ ａ ｃ ｉ ｃｕ ｅ ｎ Ｊｎ ｉ ｓ ｓｉｎ ｏ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｒ ｃａ ｓ ｌｇ ｒ ｅ ｒ ｈ ｔ ｔ ｒ ｓｉ ｉ ｃ ｃ ｆ ｃ ｅ
缩下表现出不 同的声 发射 特性 。陆见广 同时用声 发射 方法 和 过声发射来判断混凝土的损伤程度 ， 并为采 取何种加 固设计 提供 传统电阻测量法测定了 Ｓ Ｆ Ｃ Ｃ梁在三点弯 曲试验过程 中的电阻变 依据。林 峰等人” 对钢纤维混凝 土试 样和 素混凝 土试 样损 伤变 化和声发射信号特征 。分析表 明声 发射 方法在 结构 的损伤 检测 量与声发射数的关系进行对 比分析 ， 明一 次声发射在 钢纤 维混 说 中的有效性。张琴 采用声 发射装 置监 测 了有 初始 缺陷 的碳纤 凝 土试样 中换 算的 当量要高 于素混凝 土试样 。Ｄｍｔｏ ． ｇｅ ｉ ｉ ｓＧ Ａ ｇ— ｉ ｒ 维混凝 土梁内部裂缝 的发 生发展 ， 比自身 的 电阻变化规 律 ， 对 印 ｌ ＿ 研究 了不 同钢纤 维含 量的混凝 土的声发射 ， ｉ１ ｓ¨ 确定不 同混 凝土 证 了碳纤 维混凝 土梁监测裂缝发展 的可靠 性。国内外的研究分别 破坏模式 的简 单分类 方法 ， 以适用于施工现场作业 。王明 通过