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東莞理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域獲突破
2025-10-22 17:01:32
來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)  作者: 龍躍梅

記者10月22日從東莞理工學(xué)院獲悉,該校特聘教授田俊博士團(tuán)隊(duì)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得重要突破,成功研發(fā)出兼具結(jié)構(gòu)加固與損傷自感知雙重功能的智能材料——自感知工程水泥基復(fù)合材料(自感知ECC)。通過(guò)在ECC中摻入多壁碳納米管、碳纖維等導(dǎo)電材料,使其在承受荷載時(shí)電阻變化率與應(yīng)力、應(yīng)變及損傷程度呈顯著相關(guān)性,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫、損傷及溫度變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際期刊《建筑建材》上。

智能水泥基傳感器是土木工程智能化的關(guān)鍵材料,是智能基礎(chǔ)設(shè)施的“神經(jīng)脈絡(luò)”。但碳纖維水泥石的電阻率受攪拌工藝、養(yǎng)護(hù)條件影響較大,其性能穩(wěn)定性仍有待提升。

論文第一作者、東莞理工學(xué)院特聘教授田俊表示,建筑、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)對(duì)預(yù)防事故、保障公共安全具有重大意義,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要依托傳感器實(shí)現(xiàn)。然而,許多傳感器在實(shí)際應(yīng)用中存在耐久性差、與結(jié)構(gòu)相容性不足,以及價(jià)格昂貴等問(wèn)題,限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)傳感器相比,自感知ECC展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。它具有靈敏度高、良好的力學(xué)性能、抗海水侵蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)。

更重要的是,自感知ECC與混凝土結(jié)構(gòu)具有等同的服役壽命,且易布設(shè)、易維護(hù)、價(jià)格相對(duì)便宜,真正實(shí)現(xiàn)了集結(jié)構(gòu)與傳感功能于一體。這些特性使自感知ECC能夠?qū)Ψ壑芷陂L(zhǎng)、分布廣、荷載和環(huán)境作用復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),特別適用于侵蝕性環(huán)境下的建筑與橋梁結(jié)構(gòu)。

據(jù)介紹,該團(tuán)隊(duì)的研究成果創(chuàng)新性地揭示了溫度與單軸受壓荷載作用下自感知ECC的電阻值變化率演變規(guī)律,為自感知ECC在真實(shí)環(huán)境下的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí),團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種基于電阻值角度的量化ECC局部損傷程度的理論方法,為相關(guān)研究開(kāi)辟了新思路。最為突出的成果是,團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)損傷自感知理論模型,能夠準(zhǔn)確表征自感知ECC的電阻值變化率與軸向壓縮變形量和損傷程度之間的定量關(guān)系。

據(jù)了解,該團(tuán)隊(duì)提出的理論模型在基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。研究成果為基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供了經(jīng)濟(jì)、有效的解決方案,尤其適用于傳統(tǒng)傳感器難以勝任的惡劣環(huán)境和復(fù)雜荷載條件,將推動(dòng)土木工程健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展,為未來(lái)智慧基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

編輯:韓夢(mèng)晨
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