近年来,混凝土结构作为最普通的形式广泛应用到工程建筑中,但是在其早期或者服役期,会不可避免地发生因材料质量问题导致结构承载力降低问题。因此,加强混凝土的强度监测已成为国内外工程学术界关注的重要课题。基于压电陶瓷的结构健康监测技术具有灵敏度高、响应快、对损伤敏感、对结构无损伤等优点,被广泛应用于混凝土结构健康监测中。基于压电陶瓷的压电波动技术在土木结构中的应用研究已达到较成熟阶段,但除在结构损伤检测方面之外,对于混凝土的固化过程中的强度监测的研究成果较少。基于此,本文将压电波动法技术与混凝土早期强度理论相结合,研究混凝土早期强度与波动信号能量之间的关系,旨在完善一种基于压电波动法的混凝土早期强度在线监测方法。有以下主要内容:(1)总结分析目前关于压电陶瓷结构健康监测技术在土木工程领域的研究成果和应用情况,结合已有的混凝土强度检测技术的优势与不足,提出研究目标、内容和方法。(2)首先验证研究目标的可行性,致力于提取出反映混凝土强度变化的信号参数。然后,推导传感信号与混凝土强度值的关系,建立一个基于波动原理的强度监测物理模型,为后续研究提供理论依据。(3)运用有限元分析软件中ABAQUS/Explicit进行有限元数值模拟。利用施加瞬间位移时程的形式,模拟压电检测波,并改变试件截面尺寸、信号传输距离和激励信号频率等得到多种工况下的位移响应,为后期试验中有效信号频率与试件尺寸的选定提供参考。(4)进行系统性试验研究,确定试验监测指标,定量研究混凝土强度值与信号能量值间的关系。在混凝土试件中埋置自制的具备温度监测功能的智能骨料,分别进行信号能量监测与混凝土标准试块的强度抗压试验。(5)运用MATLAB曲线拟合工具箱对试验数据进行统一拟合分析,得到强度—信号能量的拟合方程。根据拟合优度参数与试验数据,结合工程实际,定义标准监测方法,并得出常用强度等级的混凝土试件强度百分率—能量比的拟合方程,用于监测或预测基于压电波动法的混凝土早期强度。