2023年8月16日，Construction and Building Materials（TOP一區(qū)，IF=7.4）在線發(fā)表了題為“Identification of hydration stages: An innovative study of ultrasonic coda waves using integrated sensing element (ISE)”的學(xué)術(shù)論文。我校交通與土木建筑學(xué)院劉昱清博士為論文第一作者及通訊作者，我校為第一署名單位；京都大學(xué)SHIOTANI Tomoki 教授為共同通訊作者。

 Yuqing Liu, Weijian Ding, Peng Dong, Nobuhiro Okude, Hisafumi Asaue, Tomoki Shiotani. Identification of hydration stages: An innovative study of ultrasonic coda waves using integrated sensing element (ISE). Construction and Building Materials 401 (2023) 132764.

原文鏈接：https: //doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132764

文章簡介：該研究以混凝土基礎(chǔ)設(shè)施全壽命質(zhì)量監(jiān)控為目標(biāo)，針對早齡期混凝土中局部位置質(zhì)量演化精準(zhǔn)監(jiān)控問題，基于尾波理念改進(jìn)傳統(tǒng)超聲波探測模式，開發(fā)了以周圍介質(zhì)敏感性為核心的新型傳感模式，以獲取穩(wěn)定監(jiān)測信號并映射早齡期混凝土質(zhì)量演化規(guī)律。并成功應(yīng)用于早齡期水泥基材料水化監(jiān)測研究，分別從時域、頻域、能量指標(biāo)和小波四個方面實(shí)現(xiàn)了對水化進(jìn)程中傳感單元監(jiān)測機(jī)理與信號特征的深度解析，展現(xiàn)了精準(zhǔn)高效的監(jiān)測模式。

結(jié)果解讀

研究人員成功開發(fā)了新型傳感模式，并將其置于不同介質(zhì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測波形分解闡釋。其中的傳感單元組成及波形來源及分解以“拼圖”模型闡述(圖1)。

Figure 3. Schematic diagram of signal analysis of integrated sensing element

利用研制的集成式傳感單元對早齡期水泥基材料水化進(jìn)程進(jìn)行的監(jiān)測研究，通過對不同時間段時域信號的疊加分析，可實(shí)現(xiàn)首波和尾波部分的識別及解析（圖2）。

為了更加直觀地展示傳感單元監(jiān)測過程，對每個測試周期的接收信號及其相應(yīng)的首波、尾波和能量變化的進(jìn)行了動態(tài)可視化解析（圖3）。

通過小波分析，進(jìn)一步對水化進(jìn)程中監(jiān)測信號全波形和尾波部分的時頻特性進(jìn)行了進(jìn)一步探究（圖4）。

相關(guān)研究的開展，有望推動混凝土早齡期質(zhì)量監(jiān)控的工程應(yīng)用，為后期混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的全壽命運(yùn)維提供切實(shí)有效的基礎(chǔ)信息。李犇特聘教授團(tuán)隊(duì)近5年以來，在鋼管–高性能混凝土結(jié)構(gòu)服役性能與工程應(yīng)用研究、綠色高性能混凝土材料–結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究、智能與自感知結(jié)構(gòu)材料的關(guān)鍵技術(shù)研究等方面開展了較為系統(tǒng)的研究工作，成果在Construction and Building Materials、Reviews on Advanced Materials Science、Journal of Materials Research and Technology-JMRT等期刊發(fā)表SCI論文40余篇。