基于声发射技术的弹性混凝土结构损伤监测与评估

The elastic concrete can not only overcome the deficiency of the normal concrete in the ductility, impact toughness and fatigue resistance in the high brightness conditions, but also can reduce the "Black Pollution" formed by the increasing waste tyre. The elastic concrete is widely employed and the application future is very promising. With the more and more elastic concrete used in the important buildings, the damage monitoring technique is becoming necessary to make sure the safety of the structures. This research will operate, (1)acoustic emission-full curve test for elastic concrete specimen;(2)acoustic emission-three point bending test for reinforced elastic concrete beam;(3)acoustic emission-push out test for the elastic concrete-steel composite beam. Four different rubber contents with 0%, 5%, 10% and 15% were considered for each test. Based on the longitudinal comparison and the crosswise comparison for the acoustic signals that acquired from the tests, the qualitative and quantitative standards to tell the damage status will be analyzed, and the damage monitoring system will be established for the elastic concrete structures by Acoustic Emission technique.

弹性混凝土既可以弥补传统混凝土因脆性过高引起的延度低、抗冲击韧性差、抗疲劳性能差等缺陷，又可解决当前因废旧轮胎引起的日益严重的“黑色污染”这一生态问题，应用前景十分光明。随着弹性混凝土不断地被应用到各种重要的结构形式中，配以科学合理的损伤监测技术来确保其安全使用就显得十分必要。本项目考虑将声发射技术引入到对弹性混凝土结构的损伤监测中来。. 针对弹性混凝土结构展开：（1）弹性混凝土试块声发射-全曲线试验；（2）钢筋弹性混凝土梁声发射-三点弯曲试验；（3）弹性混凝土-钢梁组合梁声发射-节点推出试验。每组试验均考虑橡胶掺量分别为0%，5%，10%和15%四种不同情况，通过对不同橡胶掺量下不同结构形式的损伤监测结果进行横向和纵向比较，提取声发射技术对弹性混凝土结构损伤识别的定性和定量分析的判别标准，从而建立以声发射技术为依托的弹性混凝土结构的损伤监测系统，为该领域的研究提供科学指导。

弹性混凝土可被应用于道路，车站和机场等高抗震、抗冲击和抗疲劳的工程中，既可解决日益严重的“黑色污染”，又可弥补传统混凝土延性低、抗冲击韧性差、抗疲劳性能差等缺陷，应用前景十分光明。但其对混凝土理论、设计、施工及应用都提出了新的挑战，特别是对于其损伤的监测与评估研究在国内外鲜有报道。随着其不断地被应用到各种重要结构中，科学合理的损伤监测技术对确保其安全使用十分必要。本项目以声发射技术为手段，对不同橡胶掺量（0%， 5%， 10%和15%）的结构进行损伤监测研究，以弹性混凝土长方体试块为切入点，最后研究以弹性混凝土为组成单元的组合梁结构，层层推入，系统地解决声发射技术在弹性混凝土监测中的关键问题。 . 在弹性混凝土本身的力学性能方面，揭示了弹性混凝土在静力、疲劳方面的重要特性。在大量研究的基础上，在国内外首次将弹性混凝土引入到钢-混凝土组合结构中从而研发了新型弹性混凝土-钢组合结构，并阐明了其静力性能及疲劳特性。提出了等强度配合比参考值、本构关系和修正的极限滑移公式；揭示了大直径栓钉应用的可能性；提出了不同栓钉直径的S-N曲线；建议了抗剪连接程度的建议值和判定疲劳破坏的中性轴高度系数。根据对弹性混凝土不同结构形式在不同掺量下的声发射试验结果的研究，初步建立了声发射系统监测理论和损伤判定标准。提出了弹性混凝土试块破坏过程中分析的三阶段原则。揭示了弹性混凝土中产生了由于橡胶颗粒而引入的新的开裂形式及其频率分布；提出了基于b-value和累计损伤曲线为基础的双阀值损伤监测技术，引入了基于RA/AF的裂纹形式判定技术和簇分析技术。. 研究成果为弹性混凝土的应用提供了重要的理论基础和关键技术。部分成果已成功应用于收费站路面、桥面等多项工程中，应用效果良好，经济、社会、环境效益显著，具有重要的推广价值，相关研究已经达到国际先进水平。