智慧型碳纖維混凝土於結構監測應用之可行性研究

結構物監測是現今土木工程界重要的議題之一，纖維混凝土是目前主要的補強材料，具有高抗張強度、高彈性模數、韌性佳與減少裂縫產生等優點，可增加結構耐震能力與安全性。在混凝土中添加纖維可改善混凝土抗彎、抗張、易脆等特性，現今土木工程界常用之纖維混凝土包括鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土與碳纖維混凝土等。目前工程界及學術界常用之監測方式，主要是將電子感測元件置入試體內部或是披覆於試體表面上，以進行物理量之量測。然而感測元件的有效期限通常遠低於結構物之使用壽命，耐久性較差。為使感測元件的使用壽命與所監測之結構物相近，本文嘗試以碳纖維混凝土作為結構監測之元件，探討此種材料是否具有感測應變及偵測損壞之能力，並研究此智慧型碳纖維混凝土於結構監測應用之可行性。試驗結果顯示碳纖維混凝土在受拉時纖維產生pull-out，此時電阻值會提高，拉力消失後纖維產生push-in，電阻值會下降，可以應用碳纖維混凝土之電阻變化率量測混凝土之應變。當碳纖維混凝土受力將達到破壞時，電阻值會忽然升高許多，可藉此現象監測和預警結構體是否產生裂縫與達到破壞。