本论文的研究课题来源于国家自然科学基金项目——碳纤维智能层的多场耦合机理及其场域诊断(项目编号:10672128)。本文以混凝土结构的损伤监测与分析为背景,利用红外热像快速、全面、无损的检测特点来达到对混凝土损伤进行快速全面可视化监测与分析的目的。当混凝土发生损伤时,其热导率会发生变化,当有热源注入时,混凝土构件表面会呈现不均匀的温度场,通过红外热像技术就可以检测混凝土内部的损伤情况。本文就是借助红外热像仪,来感知混凝土结构的变形和损伤,围绕相关问题进行了探索性的理论分析以及大量的实验研究。本文进行的红外热像法探测混凝土缺陷的理论及其实验研究,旨在已有相关成果的基础上,通过理论分析与大量的实验相结合,探讨一种可行的混凝土缺陷无损检测的方法。本文主要进行了以下几个方面的研究工作:1、分析了混凝土损伤的类型及表现形式,损伤的演化,损伤与材料热导率的关系,研究了损伤对应构件表面的温度场,从而为用红外热像的温度场描述和表征损伤场奠定了基础。2、研究了影响红外热像图质量的因素,包括热源、加热时间、周围环境等。分析了获取高质量红外热像图的条件,通过大量试验,分析热源注入的均匀性;热源、热像仪与研究对象的相对位置等,得出摄取高质量红外热像图的方案。3、提出判断红外热像图质量的指标:灵敏度与清晰度。灵敏度即损伤部位与完好部位的温差,清晰度即红外热像图上温度异常区域的尖锐程度。根据大量的实验论证,利用这两个指标能较为准确地反映混凝土损伤的有无、损伤的位置和损伤的程度。4、通过用红外热像仪对混凝土损伤检测的大量实验,以及对实验结果的分析和总结,分析了混凝土试样的单调压缩损伤、蠕变损伤、预埋块状材料损伤和冻融损伤的发生和发展。利用红外热像检测到的试样表面温度分布数据,给出利用曲线图查找缺陷深度和大小的方法;建立损伤与试样表面温度分布及变化之间的联系,实现对缺陷的定位及定性诊断,为红外热像检测损伤的应用做了一些尝试。5、红外热像图清楚地表明了混凝土的单调压缩是劈裂破坏,而混凝土的蠕变压缩是剪切破坏;在单面供热条件下,试样出现冷斑是由于内部含高热导率的夹杂,出现热斑是由于内部含低热导率的夹杂或出现损伤;红外热像检测对试样表面裂纹无能为力。本文研究涉及到力学、电学、混凝土材料学、传热学等多学科,其成果对提高常规混凝土红外无损检测的效率和精度,增进红外热像在混凝土结构无损检测中的应用具有一定的现实意义,而且对碳纤维混凝土在关键土木结构中应用,并实现损伤实时监测具有指导作用。