混凝土结构在服役期间,在环境侵蚀、材料老化、荷载效应及人为或自然的突变效应等因素的耦合作用下将产生损伤累积,结构的安全性和耐久性无法得到保障。对结构进行有效的监测预警,是解决问题的技术途径。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography),是基于被测物体导电介质分布的一种检测技术,具有低成本、非侵入、可视化、简单易操作的特点,其在结构的监测预警中具有广阔的前景,但由于混凝土结构的非良导体特性,导致ERT技术应用相对困难,为实现ERT技术在混凝土结构中的应用,本文从成像算法、系统搭建、混凝土导电性能改良等方面做了一定研究,主要研究内容如下:(1)确定ERT成像最优算法。根据ERT的基本原理,对ERT数学物理模型及边界条件进行理论推导,正问题的求解是逆问题求解的基础,也是图像反演成像的基础,基于COMSOL软件,对正问题采用有限元求解。根据灵敏度理论,探究线性反投影算法、灵敏度系数法、Landweber迭代算法、牛顿-拉夫逊算法以及共轭梯度算法的成像优劣,通过COMSOL with MATLAB进行仿真试验,仿真试验结果表明:共轭梯度算法成像质量最优。(2)ERT混凝土测试系统搭建。在NI虚拟模块化仪器基础上,基于PXI平台,搭建了一套适合混凝土结构信号采集的测试系统。该测试系统以恒定电流作为激励源,采用相邻激励模式,对16个均布在混凝土结构内的埋入式方形电极进行电流激励,获取边界电压数据,用以图像重建。(3)改良混凝土非良导体特性,提高测试系统采集精度。混凝土材料导电性能差,为了优化混凝土试块的导电性能,本文通过内掺碳纤维的方式,设计正交试验,研究碳纤维掺量,碳纤维长度以及水灰比对掺碳纤维混凝土导电性能的影响,以制备具有良好导电性能的内掺碳纤维的混凝土试块。试验结果表明:水灰比为0.5,碳纤维长度为7mm,碳纤维掺量为0.6%的配合比为最优方式。(4)混凝土ERT技术成像试验研究。基于ERT探测成像系统,对混凝土试块的内部损伤进行了成像试验,分为四个部分。首先,对电极形状进行研究,结果表明方形电极较球形电极产生的敏感场更加均匀,对成像质量的贡献度大;其次,设计了柱式、梁式、板式裂缝成像试验,为探究掺入碳纤维后对成像质量的影响,设计普通混凝土和掺入碳纤维的混凝土的对照试验。试验结果表明:掺入碳纤维后的混凝土试块的导电性能提高,可以保证对混凝土结构内部损伤状态的长时间的监测,提高了混凝土试块的成像质量,且ERT技术可实现对混凝土结构的裂缝的监测;再次,设计了混凝土受热成像试验,分别对混凝土试块的中心、单边侧及双边侧加热,观测混凝土内温度分布成像效果,试验结果表明:ERT可以应用于混凝土结构的受热温度变化监测,可以反映出结构受热后的变化状态;最后,设计多层电极孔洞成像试验,试块等间距排布三层电极阵列,分别对每一层成像,试验结果表明:ERT可以实现多层电极的损伤成像。