高强混凝土受压损伤过程红外辐射特征试验研究

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1、第34卷，第2期中国铁道科学Vo1．34No．22013年3月CHINARAILWAYSCIENCEMarch，2013文章编号：1001—4632(2013)02-0036—05高强混凝土受压损伤过程红外辐射特征试验研究刘杰，张千里，杨峰。，程远水。(1．中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083；2．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081；3．中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083)摘要：利用红外热像仪观测高强混凝土试件加载过程中红外热辐射

2、情况，研究高速铁路无砟轨道及基础工程混凝土结构受压损伤过程红外辐射特征。结果表明：混凝土试件在荷载作用下向外辐射的红外热量随应力增加而增加；加载初期试件表面温度均匀上升，中期低温区存在升温～降温～再升温的反复过程，加载后期温度上升速度加快，临近失稳前存在短暂的降温过程；整个试件加载破坏过程，高温区域包围低温区域的温度场是热像的主要特征；试块在破裂前，其红外热像会出现清晰的“高低温边界线”。因此利用红外热像技术，可对高速铁路无砟轨道及基础工程混凝土的损伤进行红外无损检测和安全监测。关键词：高速铁路；混凝土工

3、程；受压损伤过程；红外辐射；特征；无损检测中图分类号：U214．1文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4632．2013．02．07高速铁路具有运行速度快、噪音低、平稳、安程中，利用红外热像仪观测高强混凝土在加载过程全以及乘坐舒适等优点，因此备受广大乘客青睐和中的红外辐射，研究高速铁路混凝土结构损伤过程各国政府的关注，已成为客运发展的主要方向。要中红外辐射特征及机理。为利用红外热像技术进行满足上述特点就要求线下基础工程工作状态良好。高速铁路混凝土工程损伤劣化的检测和动态监测预高速

4、铁路线下基础工程大多为混凝土结构，而混凝警提供依据。土结构在列车冲击荷载、昼夜温差等外部条件作用下易出现劣化损伤等病害。这些病害给列车运行埋1试验设计下极大安全隐患，需要采用快速、高效、无损的检测手段对其进行检测和监测。然而由于高速铁路行1．1试验设备车密度大、检查维修天窗时间短，常规的检测方法试验加载系统采用上海华龙测试仪器有限公司不能满足高速铁路发展的需要。红外热像技术是生产的WHY微机控制电液伺服压力试验机，其2O世纪9O年代发展起来的快速高效无损检测、监最大载荷为2000kN。红外辐射探测装置采用

5、美测新技术，该技术是利用任何物体在绝对零摄氏度国FlukeTiS0型红外热像仪，探测器类型为60Hz以上均向外辐射红外热的特点监测物体温度的变焦平面阵列氧化钒VanadiumOxide(VOX)非制化。国内外学者和专家对不同物体在外部荷载作用冷微辐射计，测量波段为8～14m，温度灵敏度下向外辐射的红外热特征以及结构内部损伤检测进d0．070℃，空间分辨率不大于1．3mrad，单帧图行了大量研究D-83。且红外热像技术在电力、电子像分辨率为320×240像素，视屏输出格式为线路、建筑等行业已有较为广泛应用，

6、如桥梁的缺RS170EIA／NTSC或CCIR／PAL合成视频，图像陷检测、建筑结构渗水等[g]。而针对高速铁路高强最大采集速率为5fps，软件SmartView支持度耐久l生混凝土受力劣化损伤过程的红外辐射监测JPEG，BMP，TIF和PNG等格式的红外图像。未见报道。1．2试验试块本文在进行高强混凝土试样单轴加载至破坏过根据高速铁路无砟轨道及基础工程高强度耐久收稿日期：2o12-o4—20；修订日期：2013-01—10基金项目：国家“八六三”计划项目(2011AA11A102)；中国铁道科学研究院行

7、业服务技术创新项目(2010YJ『73)作者简介：刘杰(1971)，男，江苏睢宁人，副研究员，博士研究生。第2期高强混凝土受压损伤过程红外辐射特征试验研究37性混凝土的要求，混凝土抗压强度按6OMPa设混凝土试件的塑性变形和微裂缝稍有发展，应变逐计，混凝土配制选择P．0425水泥，花岗闪长岩碎渐加速增长，曲线的斜率渐减。荷载达5OMPa时石的粗骨料，中级河砂细骨料。制成150cmX150(O．8fo，对应图2和图3中b点)，试件内部微cmX150cm的立方体标准试件，经浇筑、振捣密裂缝有较大发展，试件表面

8、尚无可见裂缝。继续加实后静置1d，拆模后放入标准养护室养护，28d载，试件内出现非稳定裂缝，应力提高有限，即达龄期后取出放置在自然环境下1～2d，晾干表面水峰值点(一．厂c一63MPa，对应图2和图3中C分，保持试件表面温度和周围环境温度一致，以备点)。随后试件的承载力迅速减小，继续加载试件试验使用。表面出现可见裂缝破坏(对应图2和图3中d点)。1．3试验方法用压力试验机沿试件浇注的垂直方向进行施加压力，以每秒0．45N·mm