石墨烯增强水泥基压阻传感器（GCBS）在自感知混凝土构件中的性能研究及其结构健康监测应用

本文系统研究了石墨烯纳米片（GNPs）增强水泥基压阻传感器（GCBS）在混凝土梁柱中的嵌入性能，通过静动态测试验证了其在应力响应、损伤监测与振动频率识别方面的有效性。GCBS展现出优异的应变敏感性（FCR变化一致）和高频振动识别能力，但存在极化效应引起的低频噪声问题。研究为智能混凝土结构（self-sensing concrete）的长期健康监测提供了创新解决方案。

　　

^Highlight

^{Piezoresistive properties of GCBS under cyclic loading}

^{循环载荷下GCBS的压阻特性}

典型扫描电镜（SEM）图像（图10）显示，石墨烯纳米片（GNPs）在水泥基体中分散均匀，证实了超塑化剂与超声协同分散策略的有效性。图11展示了四组GCBS试件在0.5-8 kN循环载荷下的电阻变化率（FCR）。所有组别均呈现一致规律：电阻随压力增加而下降，且在多次循环中保持稳定响应，表明GCBS具有可靠的重复性压阻效应。

^Conclusion

^结论

本研究通过将石墨烯纳米片（GNPs）掺入水泥基复合材料，成功制备了GNP水泥基传感器（GCBS），并在单调与循环载荷下系统评估了其压阻特性。将GCBS嵌入钢筋混凝土柱与梁中形成自感知混凝土构件后，测试表明其能够有效监测内部应力变化、损伤演化过程及结构振动频率。尽管极化效应导致低频信号精度受限，但GCBS在高频振动识别方面表现出卓越敏感性。该技术为智能混凝土结构的长期性能监测提供了实用化路径。

（注：根据要求省略文献引用标识[67]及图示标识"Fig. 10/11"）