纳米材料的装配式混凝土结构界面损伤监测试验研究*

张 明，孔艳冬，刘 扬，殷新锋，鲁乃唯，黄 胄

(1.长沙理工大学 土木工程学院，湖南 长沙 410114;2.绍兴市交通工程质量安全监督站，浙江 绍兴 312000)

0 引 言

装配式混凝土结构已广泛应用于土木工程[1]。与整体式现浇结构相比，装配式结构具有运输方便，施工周期短，环境影响小，质量保证容易，自复位能力强等优点而引起了人们的广泛关注。然而，装配式结构的综合性能与界面材料的质量息息相关。由于界面处的混凝土中有一层水泥砂浆基质，因此不如整体浇筑的混凝土密实，并且容易成为外部有害物质进入混凝土的通道。这成为装配式结构抵抗不利环境影响的最薄弱环节。同时，由行驶中的车辆引起的动态载荷、腐蚀、极端事件期间的冲击载荷等导致界面处的脱粘裂纹，严重削弱结构的完整性和承载能力。另一方面，纳米材料可以通过混凝土材料的物理效应显著提高结构的性能，使得结构的界面损伤检测成为非常复杂的问题。智能材料的出现，如压电陶瓷材料，特别是锆钛酸铅(Pb-based lanthanum-doped zirconate titanates,PZT)，通过完全集成的智能骨料(SAs)主动传感技术为解决这一问题提供一种经济实用的健康监测方法[2～4]。

本文提出了一种基于应力波传播的嵌入式SAs主动传感方法来监测装配式混凝土梁的界面脱粘性能。分别在未含纳米材料装配式混凝土梁、含2 %浓度的纳米CaCO3装配式混凝土梁、含2 %浓度的纳米TiO2装配式混凝土梁进行了试验。埋入装配式混凝土梁中三个不同横截面的空间位置中的SAs传感器分别用作驱动器和传感器。……