CN1363832A - 一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 - Google Patents
一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1363832A CN1363832A CN 02106514 CN02106514A CN1363832A CN 1363832 A CN1363832 A CN 1363832A CN 02106514 CN02106514 CN 02106514 CN 02106514 A CN02106514 A CN 02106514A CN 1363832 A CN1363832 A CN 1363832A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cement
- composite material
- base composite
- conducting film
- carbon fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明是一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,通过在水泥基复合材料试样的表面涂覆由短切碳纤维、石墨粉、胶粘剂构成的导电膜作为传感器,并结合相应的桥式电路信号采集器,检测水泥基复合材料试样受力、荷载、受冲击条件下的不均匀变形和开裂,从检测导电膜电阻的变化引起的电压、电流变化即可反映出试样的形变和开裂程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,属于建筑材料技术范畴。
背景技术
水泥基复合材料,是由水泥、水、砂石集料及少许辅助材料配制而成。通过水泥发生水化反应产生胶凝作用,构成水泥基复合材料的连续相,将砂石集料和辅助材料凝结在一起,形成坚固的人工石。是目前用量最大、应用最广的建筑材料。
根据采用的集料不同,水泥基复合材料可分为水泥砂浆和混凝土两大类:水泥砂浆主要有水泥、水和细集料(砂子)配制而成;配制混凝土还需包括粗集料即砂石料。普通水泥基复合材料虽然具有较高的杨氏模量(10~40GPa),但抗拉强度低(1~6MPa)、破坏应变小(10-4~10-2),几乎是脆性材料(Birchall J D.J Mat Sci Lett,2,125-126,1982)。这些物理、力学性能上的不足,是普通水泥基复合材料在水化、胶凝成型过程中所造成的缺陷所决定的。
水泥基复合材料存在的缺陷包括:(1)水泥基复合材料凝固过程中不均匀收缩所产生的裂纹;(2)水泥基复合材料水化搅拌过程中由集料带入的气泡在水泥基复合材料固化后所形成的孔穴。这些缺陷使水泥基复合材料受到拉伸、弯曲形变时,导致应力迅速向裂缝尖端集中,产生裂纹扩张引起材料本体的破坏。同时这些缺陷使普通水泥基复合材料易产生渗漏和可溶性盐的溶出,加速水泥基复合材料的老化。B.Zhang(Cem.Concr.Res.20(5),699-771,1998)对水泥基复合材料的强度与缺陷的关系进行了系统的研究,得出水泥基复合材料的强度与孔隙率和孔隙直径呈负相关。
为改善水泥基复合材料的综合性能,提高抗拉强度、绕曲性、应变性和延长水泥基复合材料的使用寿命,人们推出了无宏观缺陷(Macro-Defect-Free)MDF水泥基复合材料(N.McN.ALFORD,J.Mat.Sci.20,37-45,1985)。根据是否采用纤维增强技术,又细分为MDF水泥基复合材料和纤维增强MDF水泥基复合材料;MDF水泥基复合材料是通过添加少量高聚物以去除水泥基复合材料的宏观缺陷;纤维增强MDF水泥基复合材料是加入无机或聚合物纤维,在基体内形成三维互穿网络,综合改善水泥基复合材料的物理、力学性能。
迄今为止,针对水泥基复合材料,人们已做了大量的研究,但针对水泥基复合材料的部分力学性能的检测方法不一致,使检测数据失去可比性。
水泥基复合材料的物理、力学性能检测方法及其缺陷
除了抗折强度、抗压强度有ISO统一检测标准以外,所有MDF水泥基和纤维增强水泥基复合材料的物理、力学性能----冲击强度(Impact Energy/ImpactStrength)、抗弯性能、弯曲韧性(Flexural Toughness)、抗拉性能检测指标均和第一裂纹出现有关。但目前ISO、ASTM尚未对纤维增强混凝土的冲击强度(Impact Energy/Impact Strength)建立标准的检测方法,对第一裂纹的尺度没有明确的界限,对纤维增强混凝土重要的性能指标之一---冲击强度的检测,其检测数据因检测方法和冲击造成的永久破裂的界限不同而失去可比性。
中国国家标准GB/T 15231.1~15231.5--94,玻璃纤维增强水泥性能试验方法,用游标卡尺测量冲击断口的宽度和深度(精确到0.02mm),进而计算冲击强度,同样遇到断口不规则性和未完全断裂条件下的冲击断口的宽度和深度的测量问题。
纤维增强混凝土及砂浆的抗拉性能的检测,国内基本参照GB15231.4-94玻璃纤维增强水泥性能试验方法。通过粘贴试件中央的电阻应变片,检测试件在拉伸过程中相应的荷载-应变(应力-应变)曲线。通过荷载-应变(应力-应变)曲线计算抗拉强度和抗拉弹性模量,从荷载-应变(应力-应变)曲线上刚开始离开直线时的极限荷载得出抗拉比例极限强度,由最大荷载得出抗拉强度,对纤维增强混凝土的抗拉性能进行评价。
纤维增强水泥基复合材料的抗弯性能的检测方法,国内均参照GB15231.4-94玻璃纤维增强水泥性能试验方法。用电子万能试验机(量程50kN,精度1%),以2~5mm/min的速度加荷,直至破坏,并由函数记录亦绘出荷载-挠度曲线。从荷载-挠度曲线上刚开始离开直线时的极限荷载得出抗弯比例极限强度,由最大荷载得出抗弯强度,对纤维增强混凝土的抗弯性能进行评价。
LOP=(W1L/bd2)×103 (1)
MOR=(W2L/bd2)×103 (2)
Eb=(23W3L3/108δ1bd3)×103 (3)
LOP 抗弯比例极限强度,MPa
MOR 抗弯强度,MPa
Eb 抗弯弹性模量,MPa
W1 抗弯比例极限荷载,KN
W2 抗弯最大荷载,KN
W3 三分之二抗弯比例极限荷载,KN
L 跨度,mm
b 试件宽度,mm
d 试件厚度,mm
δ1 W3时加荷点的挠度,mm
其评价指标抗弯比例极限强度LOP、抗弯弹性模量Eb、均与荷载-挠度曲线上刚开始离开直线时的极限荷载有关。
与ASTM C1018-97纤维增强水泥基复合材料的弯曲韧性(FlexuralToughness)和第一裂纹出现时的抗弯强度标准测试方法类似。ASTM C1018-97采用三个点式电子传感器测量荷载过程中试样的应变,沿试样上端面的中心线布置,两个传感器对称地置于试样两端支撑的上方,一个位于中点。用两端传感器测得的应变平均值减去中点传感器所测得的应变即可得出荷载条件下的净挠度(应变),通过荷载-挠度曲线,评价纤维增强水泥基复合材料的弯曲韧性(Flexural Toughness)和第一裂纹出现时的抗弯强度。
但是,实验所得的荷载-挠度曲线,在达到抗弯最大荷载之前,线性不会很理想,有凹形(图(1)a)和凸形(图(1)b)两类。无论是凹形和凸形的荷载-挠度曲线,对确定第一裂纹所对应的挠度(即在曲线上开始离开直线是之点所对应的挠度)和抗弯比例极限荷载(即在曲线上开始离开直线是之点所对应的荷载)均有一定的随意性,尤其是凸形的荷载-挠度曲线的结果。这将导致对纤维增强混凝土的抗弯性能进行评价的指标---抗弯比例极限强度和抗弯弹性模量计算产生较大的误差。
所有水泥基复合材料制品在微细结构和小尺度宏观结构上均存在不均匀性,GB15231.4-94玻璃纤维增强水泥性能试验方法中,粘贴试件中央的电阻应变片约是整个试件受力面积的六分之一,在较大程度上不能反映纤维增强水泥制品受到拉伸条件下所产生的不均匀应变。ASTM C1018-97采用三个点式电子传感器测量荷载过程中试样的应变,也不能反映纤维增强水泥制品受到弯曲条件下所产生的不均匀应变。
人们对MDF水泥基和纤维增强水泥基复合材料的物理、力学性能----冲击强度(Impact Energy/Impact Strength)、抗弯性能、弯曲韧性(FlexuralToughness)、抗拉性能检测方法和评价,利用添加碳纤维的导电混凝土作为传感器,通过检测电阻的变化,可以比较全面地反应混凝土的荷载一应变和开裂状况,在专利98119894.5的大坝变形、开裂自动预警系统中得以应用;B.Glisic(Cement & Concrete Composites,22,115-119,2000)利用相同材质和长度的光纤,以一根作为参比,另一根置于塑料管中作为预埋感应光纤,通过检测经过这两根光纤的光线的相位和时间变化以确定混凝土建筑的变化程度。这些方法只能解决大型混凝土建筑的变形、开裂检测。对于确定水泥基复合材料的性能检测,如果添加碳纤维的导电混凝土技术,将改变所需检测的MDF水泥基和纤维增强水泥基复合材料基体的性质;因为添加的碳纤维既作为水泥基复合材料的导电媒体,又对水泥基复合材料起到增强作用,改变了所需检测的MDF水泥基和纤维增强水泥基复合材料原有的物理、力学性能。如使用光纤,也存在类似的问题。
发明内容
本发明一种水泥基复合材料受力形变的检测方法的目的是检测水泥基复合材料制品在微细结构和小尺度宏观结构上存在的不均匀性引起的不均匀应变,即在受到拉伸、弯曲和冲击条件下,提供对水泥基复合材料制品的不均匀应变、不规则开裂的检测方法。
本发明一种水泥基复合材料受力形变的检测方法的实施途径是,通过在所需检测的水泥基复合材料试样的表面涂覆与试样结合牢固的导电膜作为传感器,将传感器通过预埋铜丝电极或引线夹与相应的桥式电路信号采集器连接,试样受到拉伸、弯曲和冲击产生的变形和开裂将直接导致导电膜本身产生变形和开裂,通过检测导电膜电阻的变化即可反映出试样的形变和开裂程度。
结合试验结果,就采用导电膜作为传感器,通过检测水泥基复合材料受力、受冲击条件下电阻的变化、以及由电阻变化引起的电压信号变化,评价水泥基复合材料的物理、力学性能的检测方法作进一步阐述。
(一)、采用导电膜作为传感器
1)导电膜的组成
采用添加平均长度3mm~12mm短切碳纤维、石墨粉的胶粘剂作为导电胶,涂覆于水泥基复合材料试样之上,形成导电膜。短切碳纤维过长不利于分散,过短不利于形成导电互穿网络。
●石墨粉与碳纤维的比例(重量比);石墨粉∶碳纤维=1.0~30∶1
在导电膜中,短切碳纤维形成互穿网络,构成导电主体;添加石墨粉是为了将短切碳纤维均匀分散在导电膜中,使导电膜具有均匀的导电性,保证导电膜在外力作用下自身应变不产生不均匀的电阻变化。
导电膜自身厚度为0.1~0.3mm,不对水泥基复合材料的力学性能产生影响。
考虑到水泥基复合材料的主体是硅酸盐体系,其表面的化学性质与玻璃相近,为便于观测,采用玻璃为基材涂覆导电胶,观测导电膜中短切碳纤维的分布。以短切碳纤维、石墨粉、胶粘剂组成导电胶,将短切碳纤维与石墨粉先混合,添加胶粘剂搅拌1分钟混匀,用毛刷在玻璃面上刷涂一边,形成导电膜。通过显微镜观测固化后短切碳纤维在导电膜中的分散程度。
图(2)是添加少量石墨粉后(重量比;石墨粉∶碳纤维=3.5∶1),短切碳纤维在导电膜中的分布照片,放大倍数为50;从图中可以看出,石墨粉能在搅拌过程中插入碳纤维束,使碳纤维单丝之间减少束缚易于分离,碳纤维已趋向成单丝均匀分布,不存在团聚现象。
胶粘剂可以采用酚醛数、环氧和丙烯酸酯树脂。
●短切碳纤维与胶粘剂的比例(重量比):
短切碳纤维∶胶粘剂=0.1~5.0∶100
样品制备,采用250mm×30mm×3.5mm的玻璃片,两端缠绕铜丝构成电极,两个电极间距离为180mm,其间均匀涂上导电胶形成导电膜,见图(3),着色部分为涂覆的导电胶,灰线为缠绕的铜丝电极和铜丝引线。刷涂导电胶应超过两个电极间的距离各5~10mm,保证导电膜与所缠绕的铜丝电极有良好的接触。采用玻璃片作为导电膜条件试验基材,考虑到玻璃与水泥基复合材料有相近的表面化学性质,导电胶与基材的化学结合力不会有较大的差异;玻璃表面比水泥基复合材料表面光滑,导电胶与玻璃的机械结合力比与水泥基复合材料的机械结合力要小,不会产生对导电胶在水泥基复合材料中的应用效果的判断;而且玻璃材料更便于观测。
以改性丙烯酸酯301作为胶粘剂,添加不同数量的碳纤维,按图(3)制备导电膜,检测固化后的导电膜的电导率L。导电膜的电导率L与碳纤维含量Wt有良好的相关关系,见图(4)。图(4)为导电膜的体积电导率μ(ms/cm3)与碳纤维含量Wt(mg)的关系。
可以利用改变导电胶中碳纤维的含量,设计成不同导电性能的传感器,满足不同需要。2)、导电膜的电阻随时间变化特性
将胶粘剂与短切碳纤维与石墨粉混合,搅拌1分钟混匀形成导电胶,见表1。用毛刷在玻璃面上刷涂一边,形成导电膜。用万用电表检测不同时间下相应的电阻值。
完全固化时间是将同样大小(250mm×30mm×3.5mm)的玻璃片将一张70g A4复印纸裁下的纸条(180mm×50mm)压在胶面上,10分钟内,取下纸条时,用5倍的放大镜观察纸纤维不被胶面粘下,此时对应的室温下固化时间为完全固化时间。
以丙烯酸酯作为胶粘剂的导电膜电阻随时间的变化趋势见图(5);在10小时后导电膜电阻变化很少。
酚醛、环氧树脂也有类似结果,但固化时间比改性丙烯酸酯作为胶粘剂的导电膜慢。
上述实验结果可以得出:
●改性丙烯酸酯作为胶粘剂的导电膜,固化速度快,导电膜的电阻随时间变化小;较为理想。优选使用改性丙烯酸酯作为胶粘剂。3)、导电膜的粘接力和断裂伸长率
以改性丙烯酸酯301、302、各20g作为胶粘剂,添加平均长度6mm的碳纤维0.150g、石墨粉1.50g,分别在250mm×30mm×3.5mm的玻璃片和250mm×30mm×0.12mm的PET薄膜上刷涂制备导电膜;PET薄膜为载体的导电膜制备参照图(3)。固化10小时后,试将玻璃片上的导电膜剥下测其断裂伸长率;PET薄膜做为载体与导电膜一起拉伸,测定导电膜的断裂伸长率。测试中采用桥式信号采集器,监控导电膜在拉伸过程中对应于断裂时产生的电压信号突变;设定拉伸速率100mm/min,在Shinbch拉伸仪上,检测其断裂伸长率,结果示于表(2)。
导电膜作为作为水泥基复合材料的应变传感器,必须保证导电膜与水泥基复合材料试样有良好的粘接力,并且导电膜材料的弹性应变不能与水泥基复合材料的应变相差太远。弹性太好的导电膜,水泥基复合材料发生开裂应变时,导电膜本身不发生破裂,其电阻不发生突跃变化。从表(2)的结果可以得出:
a、改性丙烯酸酯作为配制导电膜用的胶粘剂具有良好的粘接性,可以及时反应水泥基复合材料的应变。
b、改性丙烯酸酯301、302体系所形成的导电膜,其断裂应变比水泥基复合材料的破坏应变(约0.0005)高出一个数量积,与MDF水泥基复合材料已较为接近,是一种较为理想的水泥基复合材料应变、开裂感应材料。
(4)、玻璃断裂与导电膜的电阻变化
以丙烯酸酯301分别作为胶粘剂,与短切碳纤维与石墨粉混合,搅拌1分钟混匀成导电胶,用毛刷按图(3)所示,在玻璃面上刷涂一边,制成导电膜。
完全固化后,将玻璃片涂有导电膜的一面朝下,置于平整的桌面上,用尖头铁棒轻击玻璃片中段,及至玻璃片破裂,用万用电表检测每次冲击前后相应的导电膜的电阻值变化。实验发现,在玻璃片断裂前,导电膜电阻基本恒定;玻璃片断裂时,电阻变化较大。结果示于表(3)。
从表(3)中可以看出,其导电膜在玻璃开裂前后,电阻值有数量积的变化,适合于水泥基复合材料应变、开裂感应材料。这个结论,还可以从玻璃片开裂后,裂口处导电膜与玻璃片的结合状况得到傍证,见图(6a)、(6b)。
图(6a)、丙烯酸酯301体系玻璃片裂口显微照片,(玻璃面朝上)(放大倍数:50)。
图(6b)、丙烯酸酯301体系玻璃片裂口显微照片,(导电膜面朝上)(放大倍数:50)
从图(6a)、(6b)可以看出,丙烯酸酯为胶粘剂的导电膜,其裂口位置与载体玻璃开裂的位置相同,也反映了导电膜与玻璃片基体结合紧密,对涂覆的基体的断裂和形变有灵敏的响应。
即导电膜传感器对水泥基复合材料试样的不均匀应变将有灵敏的反映。
(二)、信号采集器1、信号采集原理桥式电路信号采集器见示意图(7),其中:R1、R2、固定电阻,R1=R2ΩR3、可变电阻,用10K电位器代替ΩRg、电流计G的电阻ΩRx、待测电阻ΩIg、电流计G的电流AVg、电流计G的两端的电压VE、直流恒压电源VD1、D2为发光二极管K、电路开关
Ig=(R2R3-R1Rx)E/{(R1R2R3+R2R3Rx+R3RxR1
+RxR1R2+Rg(R1+R3)(R2+Rx)} (4)
取R1=R2=R≥10R3,R3与Rx相当时,Ig数值与(R3-Rx)成正比,当Rx出现突变时,所对应的电流计电流Ig和电流计两端的电压Vg也将出现突变,式(4)可以近似为式(5)。
Ig=(R3-Rx)RE/{R2R3+2RR3Rx+R2Rx+R2Rg} (5)
Vg=IgRg (6)
取R1=R2=R~Rg≥10R3,式(5)、式(6)分别可以近似为式(7)、式(8)。
Ig=(R3-Rx)E/{RRg} (7)
Vg=(R3-Rx)E/R (8)
R3已知,响应信号Ig、Vg直接与Rx变化成线性关系。
根据式(4)、(6)、(8)可知,所检测的电阻出现开路和短路两种极端情况时,电压方向相反;
开路: Rx>>R3,Vg<0
短路: Rx=0, Vg>0
可以选用发光二极管D1、D2与电流计并联,作为开路和短路时的光学显示信号。2、信号采集器的制作
电桥电路信号采集器见示意图(7),包括固定电阻(R1、R2)、可变电阻R3、电流计(G)、涂覆导电膜的水泥基复合材料试样(待测电阻Rx)、发光二极管(D1、D2)、直流恒压电源E、电路开关K,用导线连接;其中:
1)、固定电阻,R1=R2=5000~100000Ω
2)、可变电阻R3,用1K~10K电位器代替
3)、与电流计G反向并联连接的两个不同颜色的发光二极管,如红、绿发光二极管;Rx短路管发光二极D2时发红光,Rx开路管发光二极D1时发绿光
4)、在电流计G位置也可用伏特计代替以检测电压信号的变化
5)、采用引线夹将Rx与电桥电路的连接,便于试样更换
6)、采用4.5~12V的直流恒压电源E,其中一端与电路的连接开关K,测试时才接通。
实际操作中、控制导电膜中碳纤维添加量,使Rx≤500Ω,保证10Rx~10R3≤R1=R2=R~Rg
本发明一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,通过在所需检测的水泥基复合材料试样的表面涂覆与试样结合牢固的导电膜作为传感器和桥式电路信号采集器,通过检测在试样受到拉伸、弯曲和冲击条件下的导电膜电阻的变化即可反映出试样的形变和开裂程度,可以准确检测水泥基复合材料制品在微细结构和小尺度宏观结构上存在的不均匀性引起的不均匀应变。
附图说明:图(1),荷载(LOAD)-挠度(DEFLECTION)曲线,达到抗弯最大荷载之前向下弯曲的凹形(图(1)a)和向上弯曲的凸形(图(1)b)曲线。图(2),短切碳纤维在导电膜中的分布照片,放大倍数为50(重量比,石墨粉∶碳纤维=3.5∶1)。图(3),涂覆导电胶形成导电膜的250mm×30mm×3.5mm的玻璃片。图(4),导电膜的体积电导率μ(ms/cm3)与碳纤维含量Wt(mg)的关系。图(5),丙烯酸酯作为胶粘剂的导电膜电阻R(ohm)随时间T(min)的变化趋势。图(6a),丙烯酸酯301体系的导电膜玻璃片裂口显微照片,(玻璃面朝上)(放大倍数:50)。图(6b),丙烯酸酯301体系的导电膜玻璃片裂口显微照片,(导电膜面朝上)(放大倍数:50)图(7),桥式电路信号采集器示意图。图(8),表面涂覆导电膜的砂浆试样示意图。图(9),简易落球冲击实验装置示意图。图(10),聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆的冲击裂纹面积S与电压变化(Vg-Vg0)的关系
下面结合实施例作进一步说明。
具体实施方式
实施例1:1、样品制备
1)、聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆
比例:水泥∶标准砂∶水=1∶2.5∶0.44
聚丙烯细旦短纤维掺量:
聚丙烯细旦短纤维∶水泥砂浆=1∶1000(体积比)
搅拌时间: 水泥+纤维1.5min
水泥+纤维+标准砂+水 3min
震动时间; 2min
标准中养护24小时,脱模,自然养护28天。
2)、样表面涂覆导电膜
在水泥砂浆和聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆自然养护到龄期后,试样表面用导电胶处理形成导电膜传感器,见图(8)。图(8)为表面涂覆导电膜的砂浆试样示意图。
试样两端面20mm处缠绕铜丝,作为电极。除了引线部分,试样表面的铜丝被导电膜覆盖。
3)、形成导电膜的导电胶组成
将涂覆导电膜的试件按图(9)放置,调节圆环大小保证Φ55mm的钢球中心与圆环底缘平齐,距水泥地面290mm。底座、水泥基复合材料试样的放置位置,在平整的水泥地面上划好标线,每次落球冲击实验后如发生位移及时调整,保证每次冲击位置不发生变化。钢球质量为236g.
将其电极引线与信号采集器连接,接通电源,调节电位器使万用电表的电压接近于零,记录初始电压。用质量为236g钢球进行冲击实验。每冲击一次,结合5倍的放大镜用游标卡尺检测裂纹宽度和长度,并记录相应的电压,观测发光二极管的信号变化。3、实验结果
聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆的冲击实验结果见表(5)和图(10)。图(10)为聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆的冲击裂纹面积S与电压变化(Vg-Vg0)的关系,在裂纹开始发生区,聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆的冲击裂纹面积与电压变化成良好的线性关系。
表(5)、Vg0=12mV,Rx0=70.2Ω
实施例2:1、样品制备
冲击次数 | 电压Vg(mV) | 电压变化(Vg-Vg0)mV | 裂纹(宽度×长度)面积S(mm2) |
1 | 53 | 41 | 0.1×40 |
2 | 58 | 46 | 0.1×50 |
3 | 75 | 63 | 0.1×80 |
4 | 110 | 98 | 0.1×100 |
5 | 190 | 178 | 0.1×40+0.2×80 |
1)、水泥砂浆
a、聚丙烯细旦短纤维增强水泥砂浆的比例和聚丙烯细旦短纤维掺量、搅拌时间、震动时间、标准养护时间同实施例1。
b、普通水泥砂浆的比例、搅拌时间、震动时间、养护同a。不添加聚丙烯细旦短纤维。
2)、样表面涂覆导电膜同实施例1。
3)、形成导电膜的导电胶组成同实施例1。2、水泥砂浆的冲击实验同实施例1。2.实验结果
表(6)、
样品 | 自然养护时间(天) | 电压变化(Vg-Vg0)mV | 裂纹(宽度×长度)面积S(mm2) | ||
No. | 种类 | 实测面积 | 计算面积 | ||
1 | b | 110 | 34.1 | 0.1×60 | 3.6 |
2 | a | 110 | 52.4 | 0.1×70 | 5.6 |
3 | a | 83 | 31.3 | 0.1×18 | 3.3 |
4 | a | 83 | 71.2 | 0.1×92 | 7.8 |
5 | a | 83 | 115.6 | 0.1×40+0.2×40 | 12.5 |
计算面积是根据图(10)冲击裂纹面积S与电压变化(Vg-Vg0)的关系,通过实测电压变化(Vg-Vg0)计算相应的冲击裂纹面积S。
Claims (5)
1.一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,其特征在于所述检测方法是采用短切碳纤维、石墨粉、胶粘剂构成的导电膜作为传感器,通过桥式电路信号采集器对水泥基复合材料的受力形变进行检测;
所述的导电膜由石墨粉、短切碳纤维、胶粘剂构成,其组成为:按重量比
石墨粉∶碳纤维=1.0~30∶1
短切碳纤维∶胶粘剂=0.1~5.0∶100
所述的短切碳纤维的平均长度为3mm~12mm;
所述的桥式电路信号采集器中的电流计G反向并联连接两个不同颜色的发光二极管。
2.根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,其特征在于所用的胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂和丙烯酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,其特征在于桥式电路信号采集器的固定电阻R1=R2=5000~100000Ω。
4.根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,其特征在于桥式电路信号采集器的可变电阻R3是1K~10K电位器。
5.根据权利要求1所述的一种水泥基复合材料受力形变的检测方法,其特征在于桥式电路信号采集器采用4.5~12V的直流恒压电源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB021065144A CN1176361C (zh) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB021065144A CN1176361C (zh) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1363832A true CN1363832A (zh) | 2002-08-14 |
CN1176361C CN1176361C (zh) | 2004-11-17 |
Family
ID=4740223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB021065144A Expired - Fee Related CN1176361C (zh) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1176361C (zh) |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519810A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-27 | 天津大学 | 测试水泥混凝土抗冲击强度用的拱门型试件及其测试方法 |
CN101551350B (zh) * | 2009-05-18 | 2012-07-11 | 南昌航空大学 | 一种建立碳纤维增强树脂基复合材料损伤自诊断系统的方法 |
CN104008743A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-27 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种静电放电保护芯片及驱动电路 |
CN104754291A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 中国移动通信集团公司 | 一种电子胶带及物品监控方法 |
CN104792257A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 重庆大学 | 一种同时测量早龄期混凝土内部多处应变方法 |
CN105336083A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 山东大学 | 基于机敏材料的隧道火灾预警传感器及其路面布设系统 |
CN105738567A (zh) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国飞机强度研究所 | 一种银粉涂层传感器及其加工工艺 |
CN105891268A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-24 | 上海市建筑科学研究院 | 一种石墨烯基骨料式混凝土受力损伤检测装置和方法 |
CN106768052A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种智能碳纤维复合材料传感元件及其制作方法 |
CN106949858A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-14 | 山东大学 | 利用力敏粒子测量高速切削变形区应变性能的装置及方法 |
CN108106992A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-01 | 中建材中岩科技有限公司 | 涂覆材料压力渗水条件下粘结性能试验方法 |
CN108279163A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-13 | 东南大学 | 一种基于压汞实验预测水泥基材料弹性模量的方法 |
CN109488691A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 集成涂层传感器的保持架和轴承单元 |
CN111024514A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动拉伸实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111024518A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动弯曲实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111289578A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-16 | 西北大学 | 一种超高压容器微裂纹的检测方法 |
CN112394101A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-23 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种木材表面干缩应变的在线检测方法及装置 |
CN113636854A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-12 | 江西信达航科新材料科技有限公司 | 一种沉积碳纳米管的碳碳复合材料 |
CN114316645A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-12 | 青岛理工大学 | 用于既有建筑应变监测的水泥基导电材料及水泥基传感器 |
CN114349444A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 大连海事大学 | 一种传感型裂缝感应材料及其制备方法和应用 |
CN115684279A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-02-03 | 江苏科技大学 | 一种水泥基材料裂缝自修复效果定量测试装置和方法 |
-
2002
- 2002-02-26 CN CNB021065144A patent/CN1176361C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101551350B (zh) * | 2009-05-18 | 2012-07-11 | 南昌航空大学 | 一种建立碳纤维增强树脂基复合材料损伤自诊断系统的方法 |
CN102519810B (zh) * | 2011-12-13 | 2014-10-15 | 天津大学 | 测试水泥混凝土抗冲击强度用的拱门型试件及其测试方法 |
CN102519810A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-27 | 天津大学 | 测试水泥混凝土抗冲击强度用的拱门型试件及其测试方法 |
CN104754291B (zh) * | 2013-12-30 | 2018-02-23 | 中国移动通信集团公司 | 一种电子胶带及物品监控方法 |
CN104754291A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 中国移动通信集团公司 | 一种电子胶带及物品监控方法 |
CN104008743A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-27 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种静电放电保护芯片及驱动电路 |
CN105738567A (zh) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国飞机强度研究所 | 一种银粉涂层传感器及其加工工艺 |
CN104792257A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 重庆大学 | 一种同时测量早龄期混凝土内部多处应变方法 |
CN104792257B (zh) * | 2015-04-13 | 2017-12-26 | 重庆大学 | 一种同时测量早龄期混凝土内部多处应变方法 |
CN105336083A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-17 | 山东大学 | 基于机敏材料的隧道火灾预警传感器及其路面布设系统 |
CN105891268A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-08-24 | 上海市建筑科学研究院 | 一种石墨烯基骨料式混凝土受力损伤检测装置和方法 |
CN106768052A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种智能碳纤维复合材料传感元件及其制作方法 |
CN106768052B (zh) * | 2016-12-27 | 2023-12-15 | 江苏大学 | 一种智能碳纤维复合材料传感元件及其制作方法 |
CN106949858A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-14 | 山东大学 | 利用力敏粒子测量高速切削变形区应变性能的装置及方法 |
CN109488691A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 集成涂层传感器的保持架和轴承单元 |
CN109488691B (zh) * | 2017-09-13 | 2022-02-01 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 集成涂层传感器的保持架和轴承单元 |
CN108106992A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-01 | 中建材中岩科技有限公司 | 涂覆材料压力渗水条件下粘结性能试验方法 |
CN108279163A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-13 | 东南大学 | 一种基于压汞实验预测水泥基材料弹性模量的方法 |
CN108279163B (zh) * | 2018-02-02 | 2020-07-24 | 东南大学 | 一种基于压汞实验预测水泥基材料弹性模量的方法 |
CN111024518A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动弯曲实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111024514A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动拉伸实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111024514B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-05-17 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动拉伸实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111024518B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-05-13 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 空间材料主动弯曲实验样品模块、实验系统和试验箱 |
CN111289578B (zh) * | 2020-03-27 | 2021-07-06 | 西北大学 | 一种超高压容器微裂纹的检测方法 |
CN111289578A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-16 | 西北大学 | 一种超高压容器微裂纹的检测方法 |
CN112394101A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-23 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种木材表面干缩应变的在线检测方法及装置 |
CN113636854A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-12 | 江西信达航科新材料科技有限公司 | 一种沉积碳纳米管的碳碳复合材料 |
CN114316645A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-12 | 青岛理工大学 | 用于既有建筑应变监测的水泥基导电材料及水泥基传感器 |
CN114349444A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 大连海事大学 | 一种传感型裂缝感应材料及其制备方法和应用 |
CN115684279A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-02-03 | 江苏科技大学 | 一种水泥基材料裂缝自修复效果定量测试装置和方法 |
CN115684279B (zh) * | 2022-10-31 | 2023-11-21 | 江苏科技大学 | 一种水泥基材料裂缝自修复效果定量测试装置和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1176361C (zh) | 2004-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1176361C (zh) | 一种水泥基复合材料受力形变的检测方法 | |
Yang | Methods study on dispersion of fibers in CFRC | |
Gao et al. | Characterisation of interphase nanoscale property variations in glass fibre reinforced polypropylene and epoxy resin composites | |
Aliha | On predicting mode II fracture toughness (KIIc) of hot mix asphalt mixtures using the strain energy density criterion | |
Liu et al. | Induction heating of electrically conductive porous asphalt concrete | |
Mäder et al. | Role of film formers in glass fibre reinforced polypropylene—new insights and relation to mechanical properties | |
CN110501243B (zh) | 一种基于车辙试验仪的沥青混合料疲劳性能测试方法 | |
CN103575769B (zh) | 一种用于钢筋锈蚀监测的压电传感器及钢筋锈蚀监测方法 | |
Qiao et al. | Evaluation of fracture energy of composite-concrete bonded interfaces using three-point bend tests | |
CN108956349A (zh) | 一种测量沥青混合料界面过渡区特征参数的试验方法 | |
Vipulanandan et al. | Electrical resistivity, pulse velocity, and compressive properties of carbon fiber-reinforced cement mortar | |
Morlin et al. | Cylinder test: Development of a new microbond method | |
CN111982805A (zh) | 沥青胶浆-集料界面饱水粘附性能的3d结构光扫描方法 | |
Zhang et al. | Cure and damage monitoring of flax fiber-reinforced epoxy composite repairs for civil engineering structures using embedded piezo micro-patches | |
Li et al. | Design and durability of PZT/PVDF composites based on pavement perception | |
Garcia et al. | Assessing crack susceptibility of asphalt concrete mixtures with overlay tester | |
CN105842121B (zh) | 基于润湿理论的沥青混合料最佳拌和温度确定方法 | |
Park et al. | Controlling conductivity of asphalt concrete with graphite. | |
Wasiuddin et al. | Effects of a wax-based warm mix additive on cohesive strengths of asphalt binders | |
Monazami et al. | Effect of curing age on pull-out response of carbon, steel, and synthetic fiber embedded in cementitious mortar matrix | |
CN114316645B (zh) | 用于既有建筑应变监测的水泥基导电材料及水泥基传感器 | |
Wu et al. | Effect of CFRC layers on the electrical properties and failure mode of RC beams strengthened with CFRC composites | |
CN108828198A (zh) | 早期混凝土裂缝诱导测试装置 | |
Bing et al. | Piezoresistivity in carbon fiber reinforced cement based composites | |
CN107406323A (zh) | 用于混凝土改性的sbs胶乳 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |