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随着钢筋混凝土结构的发展应用,钢筋混凝土结构损伤积累和灾变行为日趋突出,对重要受力混凝土结构长期监测的需求变得日益迫切。而纤维机敏混凝土不仅具有更优越的受力性能,而且由于其具有压敏性、受弯机敏性,能够感知混凝土的应力变化和损伤扩展,为重要受力混凝土结构的长期监测提供了可能性。本文以掺加碳纤维和钢纤维(单掺、混掺)的纤维增强粗骨料机敏混凝土为研究对象,对其力学性能、导电性能以及受压应力自感应性能和受弯损伤自感应性能进行试验研究,主要内容如下:(1)碳-钢纤维机敏混凝土力学性能研究。对不同纤维掺量下混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度进行试验。结果表明:单掺和混掺纤维条件下,碳纤维和钢纤维均能改善混凝土的破坏形态,增强试件破坏后的整体性;单掺时,混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度随碳纤维和钢纤维掺量的提高而增大;混掺时,起到正混杂效应。(2)碳-钢纤维机敏混凝土导电性研究。在相同的测量电压条件下,各掺量机敏混凝土在通电初期,极化反应剧烈,电流迅速减小,电阻率相应迅速增大。随后电流变化率减小,电阻基本保持恒定。此外,碳纤维掺量相同时,钢纤维掺量越多,极化反应完成后电流相对减小越多,即电阻率相对增大也越多,极化作用越明显。(3)碳-钢纤维机敏混凝土受压应力自感应研究。首先通过试验研究测试电压、纤维掺量、加载速度、湿度、粗骨料粒径范围等因素对碳-钢纤维机敏混凝土弹性范围内应力自感应性能的影响。然后,对循环加载条件下,碳-钢纤维机敏凝土受应力自感应能力的稳定性进行研究。结果表明:采用较低的测量电压在相同的应力条件下能获得较好的受压应力自感应能力;纤维掺量对试件的应力自感应能力有较大影响,当碳纤维掺量为0.2%,钢纤维掺量为0.45%时,机敏混凝土的受压应力自感应能力最好;加载速度对机敏混凝土受压应力自感应能力影响较小;湿度较大的机敏混凝土在小应力条件下应力自感应能力较差;粗骨料粒径范围的增大机敏混凝土的应力自感应能力增强;循环加卸载条件下试件电阻率的相对变化与应力的变化之间有较好的对应关系。(4)碳-钢纤维机敏混凝土受弯损伤自感应研究。通过试验检测机敏混凝土在受弯破坏过程中电阻随荷载、跨中挠度、裂缝宽度的变化,研究钢纤维掺量与粗骨料粒径范围对碳-钢纤维机敏混凝土受弯损伤时跨中挠度、裂缝宽度自感应能力的影响。结果发现:在荷载达到最大值之前,不同钢纤维掺量和不同粗骨料粒径范围的机敏混凝土跨中挠度虽有增加,但裂缝宽度和电阻相对变化均较小;在荷载达到最大值之后,随着跨中挠度和裂缝宽度的增加机敏混凝土电阻均会相应增大。掺入钢纤维使受弯构件韧性增强,有利于在挠度和裂缝宽度较大的情况下,通过检测试件电阻的变化来实现对跨中挠度和裂缝宽度变化的有效监控,且随着钢纤维掺量的增大,达到相同挠度和裂缝宽度时电阻变化量略有增加;粗骨料粒径范围增大,达到相同跨中挠度和裂缝宽度时电阻相对变化量略有增加,跨中挠度-电阻相对变化曲线和裂缝宽度-电阻相对变化曲线的拟合相关性略有减小,但不同粗骨料粒径范围机敏混凝土电阻的相对变化仍能反映出其跨中挠度和裂缝宽度的变化。