Page 44 - 无损检测2023年第八期

朱俊波, 等:

基于传感涂层的混凝土裂缝电阻层析成像检测

酯 / 碳纳米管 / 硅粉复合薄膜电传感涂层。传感涂层
制备流程示意如图2所示。

图1 ERT 硬件系统组成
对成像和差分成像 [ 12 ] 。在差分成像中, 电导率的变
化是由两种状态对应的电势测量值重建的。差分成
像通常是基于 ERT 非线性观测模型的全局线性
化, 因此, 在本质上, 重建往往是定性的, 特别是当电
阻率的时间变化较大或线性化点选择不佳时。另一
方面, 差分成像对建模和测量误差的容忍度较高, 因
图2 传感涂层制备流程示意
此在 ERT 技术上得到了广泛应用。在该研究中,
混凝土梁试件的材料由普通硅酸盐水泥、 粉煤
ERT 重建是在差分成像框架内进行的, 以试验加载
灰、 标准砂组成, 水灰比为0.6 , 浇筑成尺寸为50cm×
开始前的传感涂层为参考状态进行差分成像。选取
6cm×4cm ( 长×宽×高) 的混凝土梁, 在距离梁底
相邻模式进行电流刺激和电压测量, 电流依次在电
10mm 处放置2根纵向布置的304不锈钢条( 直径为
极1-2 , 2-3 , 3-4 ,…, 15-16 , 16-1之间注入, 在每一次
3mm ) 并在两端配有箍筋以满足试验中裂缝产生的
电流注入后, 测量其余电极上的电压。由于接触电
适筋破坏的配筋率要求。浇筑后放入温度为( 20±
阻的存在, 驱动电极上的测量电压误差较大, 不能作
2 ) ℃ , 相对湿度大于95%的养护箱中养护24h , 脱
为图像重建的数据源, 导致 ERT 图像重建总共需
模后注入水养护21d , 养护完成后在混凝土梁侧面
要208 ( 16×13 ) 个边界电压测量数。
中心位置喷涂上尺寸为10cm×6cm ( 长×宽) 的传
2.2 试样制备
感涂层, 干燥凝固后布置16电极装置( 见图3 )。
传感涂层以水性聚氨酯作为分散介质, 以纳米
硅粉作为增强介质, 以碳纳米管作为导电介质, 其制

备流程为: ① 取碳纳米管于烧杯中, 倒入超纯水, 采
用超声波均质机超声分散得到碳纳米管分散液;
② 加入水性聚氨酯乳液, 采用乳化搅拌机高速充分

搅拌, 转速为2000转 / min , 得到混合分散液组分;

③ 搅拌结束后向混合分散液组分中加入硅粉固体
粉末组分再采用乳化搅拌机高速充分搅拌, 转速为

1500 转 / min 得到固液混合体系; ④ 按照质量比
1∶1 分别称取光引发剂与紫外线吸收剂混合试剂, 然
后将高浓缩消泡液原液、 活性稀释剂、 分散助剂加入
固液混合体系充分搅拌, 得到水性聚氨酯 / 碳纳米 图3 试件与电极阵列排列示意

管 / 硅粉复合溶液; ⑤ 最后将所得水性聚氨酯 / 碳纳 3 试验与结果分析
米管 / 硅粉混合溶液加入高压喷枪喷壶中, 使用高压
喷枪以固定流量、 喷口形式将混合溶液均匀喷涂至 为了验证基于传感涂层的 ERT 检测混凝土裂
基体上, 静置30~60min后再平放于紫外光固化机 缝的可行性, 采用万能试验机与 LCR 数字精密电桥

中固化或者放置室温自然光下, 即可得到水性聚氨 对所制备的传感涂层进行拉伸率与电导率关系测
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2023年 第45卷 第8期
无损检测