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光纤光栅传感器在混凝土模型试验中的应用

更新时间:2016-03-15 01:16:06点击次数:3949次字号:T|T

混凝土是当代土木工程中应用最广、用量最大的一种建筑材料。它是由胶凝材料,颗粒状集 料(也称为骨料),水,以及必要时加入的外加剂和掺合材料按一定比例配制,经均匀搅拌, 密实成型,养护硬化而成的一种人工石材。 混凝土具有原料来源丰富,方便就地取材,避免远距离运输,价格低廉,生产工艺简单,施 工方便的特点,因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高,可与钢筋进行良好 的匹配能好,强度等级范围可根据设计需要进行调整等特点。 但是,由于混凝土的这种由多种材料混合而成的非均质脆性材料,使得混凝土结构中不可避 免的存在着裂缝。混凝土裂缝已经成为困扰建筑业多年的质量通病,严重危害混凝土结构的 安全[49],并且成为结构损伤达到危险程度的集中体现[50]。实际情况中,混凝土结构和构件 通常都是带裂缝工作的[51]。对于这部分不可避免的,对结构的安全性能不造成影响的裂缝, 钢筋混凝土结构设计规范作了明确的规定,允许某些结构存在一定宽度范围内的裂缝。但是 这些裂缝的存在和扩展容易造成使用者的不安全感,会在一定程度上影响建筑物的外观正常 使用。 混凝土结构产生裂缝的原因复杂多样,但主要可以归结为两大类,即结构性裂缝和非结构性 裂缝。结构性裂缝主要是由于外荷载过大,而结构承载力不足所引起的裂缝;非结构性裂缝 则主要是由于变形过大引起的裂缝:如温度变化、湿度变化、混凝土收缩、结构不均匀沉降、 以及施工过程中由于操作不当引起的裂缝等等。 混凝土结构中裂缝的存在和发展会对整体结构安全产生严重的危害。混凝土结构中裂缝的存 在,一方面会加速混凝土的碳化。裂缝的存在使得空气在混凝土中的渗透速度加快,深度加 大,尤其在相对潮湿的环境中,空气中的二氧化碳会与水泥中的碱性物质发生化学反应,使 混凝土的碱性降低,导致内部钢筋失去钝化膜的保护,引起钢筋的锈蚀,钢筋锈蚀产生的锈 蚀物体积膨胀,又会加速混凝土裂缝的扩张,从而形成恶性循环,影响结构的安全。另一方 面,混凝土结构中裂缝的存在会大大降低钢筋混凝土材料的承载能力,影响结构的整体强度及整体稳定性,减少结构的使用寿命。 实际工程中,混凝土内部的裂缝在某些作用下会发生突然的变化,造成结构内部产生力学间 断面,引起结构的突然失效。为了避免有害裂缝的出现和扩展,需要对混凝土结构的裂缝进 行检测及监测,及时掌握混凝土结构的健康状况,从而确保结构物的质量安全,保障使用者 的生命财产安全。

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