基于改进的双极直流测量方法的CCCW智能导电涂层的电机械耦合分析在结构健康监测中的应用

《CEMENT & CONCRETE COMPOSITES》：Electrical-Mechanical Coupling Analysis of CCCW Smart Conductive Coatings for Structural Health Monitoring Based on Modified Bipolar DC Measurement Method

　　

方克伟|梁东|黄海斌|张金秋|窦静月|黄明健|程慕翔|杜鹏

摘要

水泥基智能导电涂层为现有混凝土结构的状态监测提供了一种低成本且便捷的方法。然而，在传统的直流电测量过程中，极化现象会降低应变传感的准确性和稳定性。本研究基于流动性优化了水泥基毛细结晶防水材料（CCCW）智能导电涂层的成分，并开发了一种改进的双极直流电测量方法，以减少极化现象并实现多通道同步采集。该方法进一步用于研究不同导电颗粒类型、含量和厚度的CCCW智能导电涂层的电-机械性能。结果表明，改进的双极直流电测量方法有效抑制了极化积累，提供了稳定的传感信号；在无载荷条件下未观察到明显的极化积累；所有涂层在循环加载下对拉伸和压缩应变均表现出明显的响应。当应变水平为±150 με时，这些涂层的频率响应系数（FCR）范围从1.46%到-2.24%不等。这些结果表明，结合所提出的改进双极直流电测量方法，CCCW智能导电涂层在结构健康监测应用中具有良好潜力。