基于碳纳米管-水泥基材料力敏元件的大体积混凝土内部应力实时监测技术

基本信息
批准号:51009057
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:刘小艳
学科分类:
依托单位:河海大学
批准年份:2010
结题年份:2013
起止时间:2011-01-01 - 2013-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蒋亚清,刘开琼,刘爱华,左俊卿,金丹,刘磊
关键词:
导电机理碳纳米管大体积混凝土力阻效应应力监测
结项摘要

大体积混凝土内部应力监测,是结构安全健康诊断的重要方面。本项目基于碳纳米管-水泥基材料(CNTCC)的力阻效应,将CNTCC材料制备成力敏元件埋置于大体积混凝土中,通过监测CNTCC材料电阻率的实时变化,实现对大体积混凝土内部应力的实时监测。本项目从材料组成入手,选择合适长径比、直径和纯度的碳纳米管,通过对表面处理和分散方法等的比较,确定CNTCC材料的制备方法,并研究其电性能稳定性的影响因素;研究CNTCC材料导电机理,提出面向CNTCC材料电性能的材料设计方法;对不同材料组分CNTCC材料的力阻效应进行系统研究,制备灵敏、稳定的CNTCC力敏元件,建立其应力-电阻率变化规律,将之用于大体积混凝土内部应力监测,并与常用监测方法比较。CNTCC材料可回复性好,灵敏度高,而且与混凝土相容性好,展示出在重要混凝土结构中进行智能性诊断与监控的广阔应用前景,开辟了大体积混凝土内部应力监测的新途径。

项目摘要

本项目从材料组成入手,选择合适长径比、直径和纯度的碳纳米管,通过不同分散剂及用量、超声仪器及超声时间等影响因素的研究,最终确定了碳纳米管均匀分散工艺,并提出了碳纳米管分散均匀性的评价方法,制备得到分散均匀的碳纳米管水泥基复合材料(CNTCC)。基于碳纳米管良好分散的基础,研究CNTCC材料电性能的影响因素,研究了龄期因素、材料因素和环境因素等对其电学性能的影响,研究结果表明,测试参数的选择对电学性能测试结果有较明显的影响,确定合适的测试电压和测试时间非常必要;养护初期,龄期对复合材料的导电性有较大影响,养护28d后复合材料导电性则趋于稳定。在上述研究基础上,对不同材料组分CNTCC材料的力阻效应进行系统研究,研究结果表明,CNTCC材料具有良好的力阻效应,在循环荷载作用下,电阻率呈现对应的、可回复的、近似线性的循环变化规律。基于CNTCC材料的制备及力阻效应,将CNTCC材料制备成力敏元件埋置于混凝土中,通过监测CNTCC材料电阻率的实时变化,埋置在混凝土试件中的CNTCC力敏元件可以监测混凝土的应力变化情况,基于CNTCC力敏元件的大体积混凝土内部应力实时监测技术是可行的,开辟了大体积混凝土内部应力监测的新途径。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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