混凝土破坏全过程声发射监测及评价
李冬生，欧进萍
(哈尔滨工业大学 土木工程学院，哈尔滨．150090)
摘要：针对目前只有少量成熟的方法可用于评估混凝士的损伤破坏，并对结构的状态不能及时做出判断，本文提出用声发射技术来监测它的损伤演化。利用水泥砂浆三点弯曲试验，对它的破坏全过程进行了声发射监测，得到了破坏全过程力学特征和声发射特征。基于监测的数据，首先研究了声发射计数与水泥砂浆梁极限荷载的关系，研究表明声发射计数的包罗曲与荷载曲线具有良好的对应关系。然后采用声发射特征参数时间序列分形理论研究了它的损伤演化过程和破坏程度，得出了水泥砂浆破坏全过程各个应力水平声发射分形特征以及分形维值随实验时间的变化规律。其结果表明，在加载初中期，分形维数复大复小，在临近破坏时，分形维数出现“最大一最小”变化模式。利用此模式可为水泥砂浆临界损伤破坏提供一个新的判据，最后，通过声发射机理分析，利用声发射能量的相对变化来定义水泥砂浆损伤因子，推导了用声发射参数表示水泥砂浆损伤演化方程和本构方程的方法，并试验证明了损伤演化方程的正确性。
关键词：声发射监测，分维模型，损伤因子，损伤演化
1、引言
近年来建筑行业突发事故频繁，甚至整座建筑物倒塌，这些事故的原因往往不是肉眼可见的破损，而是这些绱构还存在内部缺陷，这些肉眼看不见的潜在缺陷有时更具威胁，常常造成巨大的经济损失，为了避免这种灾难性事故的发生，对结构的维修和诊断提供足够多的信息，无损检测与评价在这里发挥了重要作用。因此,如何通过一定的监测手段就可以分析判断结构有无缺陷,它们可能在什么位置发生就成为当前国际上的一个热点。现有大量的混凝土结构，由于化学反应、应力和疲劳荷载作用，混凝土将产生裂缝和缺陷，目前只有少量成熟的方法可用于评估混凝土的损伤破坏,尤其对服役结构常采用现场取样进行力学实验分析来评价结构的状态，这样将消耗大量的时间，而且对结构的状态不能及时做出判断，无法实时为实际工程服务[2-3)。混凝土结构产生裂缝和缺陷时,它将释放能量,这种能量以弹性波的形式传播,这种现象称为声发射(acoustic emission,简称AE)(4),它是无损检测中唯一的被动检测技术,只要多布置些传感器就能对整个结构实时进行监测与评价，能准确反映结构内部变化，如把AE参数跟常见的力学参量结合起来，就可以有效地判断结构的状态[5,6]。
