[發明專利]一種傳感型裂縫感應材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210087530.9
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114349444B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張世義;范穎芳;李秋超
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08;G01B21/32;C04B111/20
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 劉麗媛;鄧珂

本發明公開了一種傳感型裂縫感應材料及其制備方法和應用。其中，一種傳感型裂縫感應材料，其原料包括：納米碳纖維、聚乙烯醇纖維、聚羧酸復合減水劑、膠凝材料、機制砂，所述膠凝材料包括重量比為(50?70)：(10?15)：(20?25)的粉煤灰、礦渣微粉、水泥；所述納米碳纖維的體積摻量為所述原料總體積的0.5?1％；所述聚乙烯醇纖維的體積摻量為所述原料總體積的1?2％。本發明公開的一種傳感型裂縫感應材料及其制備方法和應用，具有應變變形范圍大，能夠很好的檢測裂縫的開展過程，能夠與路面協同變形，能夠長距離傳輸的優點。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，尤其涉及一種傳感型裂縫感應材料及其制備方法和應用。

背景技術

在各種路面病害中，路面裂縫是最常見的一類，同時也是其他多種路面病害的早期表現形式，若能及時檢測裂縫的存在并加以養護管理，既能保證道路行駛的安全性，又將養護成本降到了最低。作為與交通結構聲阻抗與匹配相容性好、相近服役壽命的各類水泥基傳感器在過去幾十年里取得了長足的發展，可以說，各種交通結構監測系統的成功很大程度歸功于這些智能傳感器提供精確而穩定的橋梁交通與結構數據。

作為一種特殊的土木工程結構，瀝青路面的層狀結構與施工方式決定了用于其中的傳感器應滿足一些特殊的要求。對于施工期間的路面監測傳感器來說，首先是傳感器本身的結構尺寸不能影響道路的使用性能。因為需要大規模安裝，傳感器本身的成本也不能太高。在瀝青混凝土路面中埋入傳感器，傳感器本身要具有耐高溫(至少160℃)的能力。還要承受住施工過程中的碾壓與震動荷載。在后期路面使用過程中，由于道路主要分布在環境惡劣的野外，相應的傳感器也就需要具有良好的耐腐蝕能力，保證使用壽命；而當環境中存在著強電磁干擾時，傳感器要具備抗干擾能力，檢測信號能保證不產生較大誤差。

目前，用于測量結構應變的傳感元件有電磁類、電阻式應變片、振弦式傳感器等，雖然這類傳統的測量手段在一定程度上有很高的測試精度及靈敏度，但是受制于其自身的物理、化學特性，其穩定性、耐久性和抗電磁干擾性能等不適合對道路結構進行長期健康監測。

隨著人們對傳感元件的探索研究，出現了新型智能傳感材料，如光纖、壓電材料、半導體材料等，其中光纖傳感器脆弱易損，在使用期間的較大變形時容易受損，影響傳感器的成活率，導致目前商用光纖傳感器的應變量程一般不超過1.5％。傳統壓電材料脆性大，無法與路面結構協同變形。

為了解決上述問題，需要提供一種新型智能傳感材料。

發明內容

本發明公開了一種傳感型裂縫感應材料及其制備方法和應用，具有應變變形范圍大，能夠很好的檢測裂縫的開展過程，能夠與路面協同變形，能夠長距離傳輸的優點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種傳感型裂縫感應材料，其原料包括：納米碳纖維、聚乙烯醇纖維、聚羧酸復合減水劑、膠凝材料、機制砂，所述膠凝材料包括重量比為(50-70)：(10-15)：(20-25)的粉煤灰、礦渣微粉、水泥；

所述納米碳纖維的體積摻量為所述原料總體積的0.5-1％；

所述聚乙烯醇纖維的體積摻量為所述原料總體積的1-2％。

進一步地，所述機制砂和膠凝材料的重量比為(0.3-0.35)：1。

進一步地，所述聚羧酸復合減水劑和膠凝材料的重量比為(0.015-0.02)：1。

進一步地，所述機制砂的粒徑為0-4.75mm范圍連續級配，細度模數分布在2.5-2.8之間。