随着大型结构工程增多,构件与结构的损伤及破坏问题倍受关注。结构健康监测已逐步发展为工程结构领域的研究热点。本文在国家自然科学基金“基于碳纤维材料的预应力混凝土结构自感知特性及其应用研究(51478209)”的资助下,主要研究了不同电阻测试方法对CNFs(Carbon Nano Fibers,简称CNFs)改性CFRP(Carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)传感元件电阻测试的影响;分析了不同掺量的碳纳米纤维对碳纤维复合材料传感元件温阻效应的影响;最后将CNFs改性CFRP传感元件埋入混凝土构件中,验证了其在施工工况下的适用性。主要内容如下:1、开展了四电极法和两电极法的电阻测试对比试验。制作了0 wt%、0.5wt%、1.0 wt%、1.5 wt%四种不同CNFs掺量的CFRP传感元件,分析了不同电阻测试方法对测试结果的影响;对传感元件输入1mA~6mA的恒定电流,通过不同电阻测试方法测试元件电压,对比分析电压-电流关系。得出以下结论:两电极法的电阻测试结果均大于四电极法的测试结果,四电极法可以消除接触电阻的影响,测试结果更接近于传感元件的实际电阻。因接触电阻呈非欧姆性,两电极法包含接触电阻其电压-电流曲线呈非欧姆性,四电极法的电压-电流曲线呈欧姆性。2、设计制作了0 wt%、0.5 wt%、1.0 wt%、1.5 wt%四种不同CNFs掺量的CFRP传感元件。分别对传感元件进行(-20℃~70℃)一次升温试验和重复循环温度加载试验,研究不同掺量CNFs改性CFRP传感元件的温阻变化规律,得到了较优的CNFs掺量,并对电阻变化规律的机理进行初步的探讨。得出以下结论:第一次升温试验中,传感元件均呈PTC效应,且线性关系较好。CNFs掺量为0.5 wt%时更接近于材料的渗流阈值,较优掺量在渗流阈值附近。重复温度加载试验中电阻率-温度曲线整体上存在“滞后环”,随温度循环次数的增多,“滞后环”变小,升温与降温曲线趋于重合,传感元件的重复性变好。3、将CNFs改性CFRP传感元件埋入钢筋混凝土构件中,实时监测施工阶段混凝土的温度及变化规律,并将其与大体积混凝土水化热温度曲线进行对比,探讨CNFs改性CFRP传感元件用于大体积混凝土结构水化热监测的适用性。得出以下结论:CNFs改性CFRP传感元件的电阻变化趋势与大体积混凝土水化热放热曲线相类似,证明实际工况下CNFs改性CFRP用于大体积混凝土结构水化热监测具有可行性。