不同水灰比混凝土的损伤演化及裂缝识别研究
来源：振动与冲击杂志2025年第24期北京时间：
作者：虞爱平，刘涛，李秀鑫，王俊鹏，杨聿涵，陈哲涵chenz@gs.zzu
单位：1.广西绿色建材与建筑工业化重点实验室，广西桂林541004；2.郑州大学土木工程学院，郑州450001
摘要：混凝土的原料配比对声发射监测具有显著影响，裂缝信号的准确识别是结构健康监测的重要问题。研究对不同水灰比混凝土试件进行单轴压缩试验和声发射监测，通过参数化分析和深度学习相结合的方式，分析了混凝土的开裂过程，建立了基于k-means聚类和卷积神经网络的混凝土不同种类裂缝信号识别和预测模型。结果表明，随着水灰比的减小，第Ⅰ阶段和第Ⅲ阶段的持续时间逐渐缩短，第Ⅱ阶段的持续时间逐渐延长。声发射峰值频率有三个聚集段，分别为30 kHz、160 kHz和260 kHz，可能与混凝土中界面过渡区开裂和骨料基体界面滑移、水泥砂浆基体破坏、粗骨料的断裂有关。基于k-means聚类识别了混凝土受压过程的不同类型裂缝信号，将混凝土的开裂信号分为张拉型和剪切型两种。建立了基于CNN的不同类型裂缝信号预测模型，预测准确率达到了99%以上，能够准确预测混凝土的开裂信号类型。<br>
关键词：水灰比; 混凝土; 声发射; 峰值频率; k均值聚类（k-means）; 卷积神经网络（CNN）
