CZ303207B6 - Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání - Google Patents
Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303207B6 CZ303207B6 CZ20100745A CZ2010745A CZ303207B6 CZ 303207 B6 CZ303207 B6 CZ 303207B6 CZ 20100745 A CZ20100745 A CZ 20100745A CZ 2010745 A CZ2010745 A CZ 2010745A CZ 303207 B6 CZ303207 B6 CZ 303207B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- cement
- mechanical stress
- measuring response
- weight
- percent
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003938 response to stress Effects 0.000 claims description 5
- 108091027981 Response element Proteins 0.000 claims description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Rešení se týká smesi na bázi cementu ke zhotovení prvku pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, která obsahuje 40 až 65 % hmotn. cementu, 20 až 45 % hmotn. písku, 0,5 až 3 % hmotn. skleneného vlákna, 4 až 10 % hmotn. uhlíkových cástic, do 3 % hmotn. uhlíkového vlákna. Dále zahrnuje dílec na bázi cementu vyrobené z této smesi, která dále obsahuje 0,05 až 0,5 % hmotn. tkané uhlíkové textilie a alespon dve elektrody, a také zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání, kdy se dílec podrobí mechanickému namáhání a merí se zmena impedance.
Description
Vynález se týká směsi na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy při mechanickém namáhání, dílců z materiálu na bázi cementu a způsobu měření odezvy při mechanickém namáhání.
Dosavadní stav techniky
V současné době se využívá pro snímání zatížení betonových dílců zejména měření pomocí tenis zometrů. Tenzometr je přístroj používaný k měření mechanického napětí na povrchu součásti (dílce), způsobeného jejím mechanickým namáháním (např. tahem, tlakem). Ve skutečnosti tenzometr měří relativní deformaci.
Mechanické napětí nelze měřit přímo, a proto se přepočítává ze změřené deformace. K tomu je nutná znalost modulu pružnosti zkoumaného materiálu. Přepočet se obvykle děje analogově, nastavením zesílení měřicího zesilovače, takže tato skutečnost není příliš zjevná. Při plánování experimentu a interpretaci jeho výsledků je však nutno ji mít na zřeteli - zjištěné hodnoty napětí jsou platné jen v oblasti jeho lineární závislosti na relativní deformaci; je-li dosaženo zplastizování materiálu, projeví se to až po odlehčení jako zbytková deformace.
Patent US 5 817 944 navrhuje snímat zatížení betonových prvků sledováním otevírání a zavírání prasklin v materiálu. Materiálem je cement a methylcelulóza, cement a latex nebo betonový mix a methylcelulóza. K tomu jsou do materiálu přidávána krátká elektricky vodivá vlákna a měří se elektrický odpor, který se při otevření praskliny zvýší. Při zatížení se tedy vlákna povytahují a dochází tím ke snížení elektrické impedance (rezistivity). Část těchto změn je nevratná, a tím dochází k trvalé změně impedance. Hodnoty naměřené způsobem známých ze stavu techniky se tedy postupně mění, měření není stabilní. Tento problém řeší předkládaný vynález.
Podstata vynálezu
Předmětem předloženého vynáiezu je směs na bázi cementu ke zhotovení prvků pro měření odezvy při mechanickém namáhání, která obsahuje 40 až 65 % hmotn. cementu, 20 až 45 % hmotn. písku, 0,5 až 3 % hmotn. skleněného vlákna, 4 až 10 % hmotn. uhlíkových částic, do 3 % hmotn.
uhlíkového vlákna. Směs může kromě zde uvedených složek obsahovat další technologické přísady obvyklé v případě směsí na bázi cementu např. 0,05 až 0,5 % hmotn. tkané uhlíkové textilie.
Tkaná uhlíková textilie je do dílce zalitá po celé délce. Jedná se o textilii tkanou z polymemích pografítovaných vláken. S výhodou mají tkané uhlíkové textilie tloušťku vlákna v rozmezí 300 až
500 mikrometrů, velikost ok v rozmezí 0,5 až 2 mm. Výhodně obsahuje tkaná uhlíková textilie
140 až 180 g/m2 grafitu. Nej výhodněji se jedná o polyamidové pografitované vlákno s obsahem grafitu 140 až 180 g/m2, přičemž obsah textilie ve směsi je cca 0,3 % hmotn.
Uhlíkové částice mohou být s výhodou vybrány ze skupiny zahrnující grafit a uhlíkové saze.
Výhodně má grafit velikost částic 100 až 300 mikrometrů a výhodně mají uhlíkové saze velikost sekundárních částic 80 až 100 mikrometrů a velikost primárních částic 10 až 30 nanometrů. Skleněná vlákna mají s výhodou průměr vlákna 13,5 až 18 mikrometrů a délku 13 až 14,5 mm.
Uhlíková vlákna mají s výhodou průměr vlákna 20 až 21 mikrometrů a délku 1 až 2 m.
- 1 CZ 303207 B6
Předmětem předloženého vynálezu je dále dílec z materiálu na bázi cementu, obsahující 40 až 65 % hmotn. cementu, 20 až 45 % hmotn. písku, 0,5 až 3 % hmotn. skleněného vlákna, 4 až 10 % hmotn. uhlíkových částic, do 3 % hmotn. uhlíkového vlákna a 0,05 až 0,5 % hmotn. tkané uhlíko5 vé textilie, a dále obsahující alespoň dvě elektrody zalité v dílci.
Předmětem předloženého vynálezu je dále způsob měření odezvy při mechanickém namáhání, jehož podstata spočívá v tom, že se dílec z materiálu na bázi cementu podle předloženého vynálezu podrobí mechanickému namáhání a měří se změna impedance. Mechanické namáhání může io být statické zatížení nebo dynamické zatěžování.
Impedanční spektroskopie je jedna z metod používaných pro měření rezistivity (vodivosti, impedance) v kompozitních materiálech. Měření je s výhodou prováděno v rozsahu od 20 Hz do 1 MHz při napětí I V. Tento rozsah byl vybrán z důvodu požadavku na přesné zjištění fyzikálně mechanických vlastností kompozitního materiálu s příměsí uhlíkových částic a uhlíkové tkaniny.
Ve srovnání s nej bližším stavem techniky podle US 5 817 944, kde se při zatížení vlákna povytahují, což jsou změny zčásti nevratné, při nichž dochází k trvalé změně impedance, řešení podle předkládaného vynálezu využívá přiblížení vláken a pnutí v uhlíkové textilii, ke kterému dochází působením mechanického namáhání. Tyto změny nejsou nevratné, takže měření a naměřené hodnoty jsou stabilní. Dílce podle předkládaného vynálezu mají výrazně lepší a stabilnější odezvu na mechanické namáhání.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 znázorňuje odezvu dílce připraveného podle příkladu 1 (směs NK.T1) na dynamické zatěžování s frekvencí 1 Hz.
jo Obr. 2 znázorňuje odezvu dílce připraveného podle příkladu 1 (směs NKT1) na dynamické zatěžování s frekvencí 5 Hz.
Obr. 1 znázorňuje odezvu dílce připraveného podle příkladu 2 (směs NKT2) na dynamické zatěžování s frekvencí 1 Hz.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1: Příprava dílců z materiálu na bázi cementu
Složení směsi NKT 1
| složka | navážka/g | hmotn. % | |
| cement | CEMI 52,5 Mokrá | 6900 | 51,6% |
| písek | slévárenský B30 Bzenec | 5250 | 39,2 % |
-2CZ 303207 B6
| mikrosilika | Elkern 940-U | 366 | — | |
| skleněné vlákno | NEG ARG ACS 13H-350Y | 130 | 1,0% | |
| uhlíkové vlákno | KRECA | 260 | 1,9% | |
| uhlíkové částice | Expandovaný grafit | 800 | 6,0% | |
| superplastifikátor | Glenium ACE 40 | 346 | — | |
| voda záměsová | 1.dávka | 15% | 1500 | — |
| voda k doředění | 2.dávka | 85% | 8334 | — |
| Tkaná uhlíková textilie s obsahem 160 g/m2 grafitu | 40 | 0,3 % |
* 100 % je součet složek uvedených v nároku 1
Do čtvercové formy o rozměrech 50 x 50 cm a výšce 2 cm byla vložena tkaná uhlíková textilie 5 s tloušťkou vlákna 400 gm a velikostí oka 1 mm (polyamidová pografitovaná textilie s obsahem
160 g/cm2 grafitu) a byla nalita polovina směsi připravené smísením ostatních složek jak uvedeno v tabulce. Navrch této poloviny směsi byly umístěny standardní zemnící Cu pásky, které mohou sloužit jako elektrody k následnému snímání odezvy, načež byla do formy nalita druhá polovina směsi. Tuhnutí směsi se provádělo v souladu s normou pro tvrdnutí betonu ČSN EN 206-1 io a dílec se nechával 28 dní vyzrát. Takto vzniklý dílec se nařeže na čtyři menší dílce 25 x 25 cm tak, aby každý menší dílec obsahoval dvě Cu elektrody.
Příklad 2: Příprava dílců z materiálu na bázi cementu
Složení směsi NKT2
| složka | navážka / g | hmotn. % | |
| cement | CEM152,5 Mokrá | 6900 | 52,6 % |
| písek | slévárenský B30 Bzenec | 5250 | 40,0 % |
| mikrosilika | Elkern 940-U | 366 | — |
| skleněné vlákno | NEG ARG ACS 13H-350Y | 130 | 1,0% |
| uhlíkové částice | Expandovaný grafit | 800 | 6,1 % |
| superplastifikátor | Glenium ACE 40 | 346 | — |
| voda záměsová | 1.dávka 15% | 1500 | — |
| voda k doředění | 2.dávka 85 % | 8334 | — |
| Tkaná uhlíková textilie s obsahem 160 g/m2 grafitu | 40 | 0,3 % |
* 100 % je součet složek uvedených v nároku 1
Postup přípravy byl stejný jako v příkladu 1.
-3CZ 303207 B6
Příklad 3: Měření odezvy při mechanickém namáhání
Pro měření bylo použito dvouelektrodové uspořádání, kde elektrody měděného typu byly zality 5 do testovaného vzorku (viz př. 1 a 2). Velikost vzorku byla 25 x 25 cm (vzdálenost mezi elektrodami 20 cm). Materiály podle předloženého vynálezu jsou citlivé na změnu zatížení. Tato citlivost se projevuje rychlou změnou měřené impedance.
Měřicí aparatura byla tvořena lisem, který nejprve pracoval ve statickém režimu, tzn. postupně io bylo nastavováno zatížení od 340 kg, do 4 t, po dosažení maxima byl vzorek postupně odlehčován do minimálního zatížení 340 kg. Po statické zkoušce se prováděly dynamické zkoušky, při kterých se tlak měnil s frekvencí 1 nebo 5 Hz po dobu 150 s. Odezva testovaného vzorku (impedance) byla snímaná pomocí RLC-metru agilent E4980A.
ís Grafy na obr. 1 až obr. 3 ukazují odezvu kompozitních dílců vyrobených podle příkladů 1 a 2 při dynamické změně hmotnosti zátěže v rozsahu 340 kg do 41.
Claims (3)
1. Směs na bázi cementu ke zhotovení prvků pro měření odezvy při mechanickém namáhání, vyznačená tím, že obsahuje 40 až 65 % hmotn. cementu, 20 až 45 % hmotn. písku, 0,5 až 3 % hmotn. skleněného vlákna, 4 až 10 % hmotn. uhlíkových částic, do 3 % hmotn. uhlíkového vlákna.
2. Dílec z materiálu na bázi cementu, vyznačený tím, že obsahuje 40 až 65 % hmotn. cementu, 20 až 45 % hmotn. písku, 0,5 až 3 % hmotn. skleněného vlákna, 4 až 10 % hmotn. uhlíkových částic, do 3 % hmotn. uhlíkového vlákna, a dále obsahuje 0,05 až 0,5 % hmotn. tkané uhlíkové textilie a alespoň dvě elektrody.
3. Způsob měření odezvy při mechanickém namáhání, vyznačený tím, že se dílec z materiálu na bázi cementu podle nároku 2 podrobí mechanickému namáhání a měří se změna impedance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100745A CZ2010745A3 (cs) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100745A CZ2010745A3 (cs) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ303207B6 true CZ303207B6 (cs) | 2012-05-23 |
| CZ2010745A3 CZ2010745A3 (cs) | 2012-05-23 |
Family
ID=46082612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100745A CZ2010745A3 (cs) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2010745A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305495B6 (cs) * | 2014-04-17 | 2015-10-29 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze- Fakulta stavebnĂ | Cementový kompozit se zvýšenou schopností absorpce mechanické energie |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2014805A3 (cs) * | 2014-11-20 | 2016-04-27 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze - fakulta stavebnĂ | Cementový kompozit se zvýšenou schopností absorpce mechanické, akustické a tepelné energie |
| CZ309428B6 (cs) * | 2018-09-07 | 2023-01-04 | Výzkumný Ústav Stavebních Hmot,A.S | Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101246157A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-20 | 山东省交通科学研究所 | 沥青混凝土路面应力应变检测方法及检测系统 |
-
2010
- 2010-10-12 CZ CZ20100745A patent/CZ2010745A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101246157A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-20 | 山东省交通科学研究所 | 沥青混凝土路面应力应变检测方法及检测系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305495B6 (cs) * | 2014-04-17 | 2015-10-29 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze- Fakulta stavebnĂ | Cementový kompozit se zvýšenou schopností absorpce mechanické energie |
| US9249051B2 (en) | 2014-04-17 | 2016-02-02 | Czech Technical University In Prague, Faculty Of Civil Engineering | Cement composite with enhanced ability to absorb mechanical energy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2010745A3 (cs) | 2012-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dong et al. | Electrically conductive behaviors and mechanisms of short-cut super-fine stainless wire reinforced reactive powder concrete | |
| Danoglidis et al. | Strength, energy absorption capability and self-sensing properties of multifunctional carbon nanotube reinforced mortars | |
| Donnini et al. | Mechanical, electrical and self-sensing properties of cementitious mortars containing short carbon fibers | |
| Hamzaoui et al. | Microstructure and mechanical performance of modified mortar using hemp fibres and carbon nanotubes | |
| Ma et al. | Optimization on the piezoresistivity of alkali-activated fly ash/slag mortar by using conductive aggregates and carbon fibers | |
| Han et al. | Self-sensing properties and piezoresistive effect of high ductility cementitious composite | |
| Gao et al. | Electrical resistance of carbon-nanofiber concrete | |
| Meehan et al. | Electrical-resistance-based sensing of impact damage in carbon fiber reinforced cement-based materials | |
| Demircilioğlu et al. | Characterization of smart brass fiber reinforced concrete under various loading conditions | |
| Cholker et al. | Micro carbon fiber based concrete as a strain-damage sensing material | |
| Chen et al. | Electrical responses of carbon fiber reinforced cementitious composites to monotonic and cyclic loading | |
| Frąc et al. | The applicability of shungite as an electrically conductive additive in cement composites | |
| KR20200056305A (ko) | 자가 응력 센싱이 가능한 시멘트 복합 재료 조성물 | |
| Wang et al. | Effect of crushed air-cooled blast furnace slag on mechanical properties of concrete | |
| CZ303207B6 (cs) | Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání | |
| Joshi et al. | Effects of fiber dosage, loading orientation and stress on frequency response of enhanced Carbon Nano-Fiber Aggregates | |
| KR20210055986A (ko) | 자기감지 성능을 이용한 초고성능 콘크리트의 내구성 모니터링 시스템 | |
| CN100367022C (zh) | 一种智能混凝土试块及其制作、应用 | |
| Lai et al. | Electromechanical response of smart ultra-high-performance concrete beams under flexure: Effects of filler type and electrode spacing | |
| Cholker et al. | Experimental behaviour of smart concrete embedded with micro carbon fibres as a sensing material | |
| Cholker et al. | Strain and damage sensing property of self-compacting concrete reinforced with carbon fibers | |
| Dong et al. | Electrical resistivity and self-sensing properties of low-cement limestone calcined clay cement (LC3) mortar | |
| Kadhim et al. | Mechanical and Piezoresistive Properties of Fibre Reinforced Concrete Pavement | |
| Teomete et al. | Cement based strain sensor: A step to smart concrete | |
| Jiang et al. | Self-Sensing Characterization of GNP and carbon black filled cementitious composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20181012 |