湿度和温度对水泥基应变传感器性能影响的实验研究.pdf

堂盒型簦!堡鏖塑堡廑盟查婆茎堕銮堡堕墨丝墼墅堕箜塞墼堑壅———————————————————j生 湿度和温度对水泥基应变传感器性能影响的实验研究。 肖会刚，李 惠，欧进萍 (哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090) 摘 要： 常j作了水泥基纳米碳黑复合材料应变传感 2 实验 器，并研究了环境变量湿度和温度对共性能的影响。 传感器的电阻率随其含水率的增大而升高。含水率很 2。1原材料和配合比 低时，传感器的电阻率在测量过程中保持稳定；而在含 本文所用碳黑为喷雾碳黑，平均粒径120nm左 水率较大时，传感器的电阻率随测量时间而不断升高。 右，碳黑掺量为水泥重量的15％(体积掺量为8。 温度对传感器的初始电阻率有较大影响，但对传感器 79％)，下文中将其称为A-15。水泥用哈尔滨水泥厂 的传感性能没有影响。 生产的天鹅牌R42。5标号的早强硅酸盐水泥；水灰比 关键词： 复合材料；传感器；湿度；温度；电阻率 是0．4。分散剂为天津产的UNF-非引气型高效减水 中图分类号：TU528．5 文献标识码：A 剂；本文用了消泡荆磷酸三丁酯来减少气泡的含量。 本文没有采用粗骨料。 文章编号：1001-9731(2006)(增刊)一0619—03 实验所用搅拌机为行星式胶砂搅拌机。首先，将 1 引 言 分散剂和消泡剂溶于水中，然后加入碳黑高速搅拌 由于地震等自然灾害往往引起严重的建筑和设施 3min；待搅拌均匀后，加入水泥继续高速搅拌2min。 X 损坏而造成巨大损失，土木工程结构和基础设施的健 搅拌完毕后把拌和物倒人刷过油的尺寸为30mm 康监测与控制技术越来越受到重视。土木工程结构一 40ram×50mm的试模，然后于高频振动台上振动成 般服役期很长，因此急需一种高耐久性的传感器来满 型。其中部分试件在成型时内置热电偶，用来测量温 足长期健康监测的需要。具有应力应变自感知功能的 度。试件一天后拆模，标准条件养护28d。 智能混凝土就是其中的一个发展方向。智能混凝土是 3个试件在养护完毕后放入湿度箱内调节含水 一种本征智能材料，已经成为土木工程结构重点发展 率，测试含水率对电阻率的影响。电阻测试用四电极 的材料之一。目前国内外对智能混凝土的研究主要集 法。电极为铜网做成，贯穿整个30ramX40mm的截 中在碳纤维混凝土上，对碳纤维混凝土的压敏、温敏等 面，如图l所示。 性能已做过大量系统的研究工作，并取得了一定的研 究成果[1’2]。作者以前的研究显示，水泥基纳米复合材 料的微观结构和力学性能可得到大幅度的改善，并且 具有一定的智能特性，水泥基碳黑复合材料的灵敏度 大约为55c3~6]。由予大体积使用智能混凝土现阶段还 不太现实，目前人们对智能混凝土的研究主要还停留 在实验室阶段。欧进萍和李惠等人提出利用智能混凝 土制作水泥基传感器，并将其运用到混凝土结构的健 康监测中。 目前关于湿度、温度等环境因素对智能混凝土性 能影响的研究很少。而实际中，土木工程结构的环境 湿度、温度等都是多变因素。水泥基材料作为一种多 图1 传感器电阻测试及加载示意图 孔材料，其含水率极易受环境湿度的影响。因此本文 l Schematicofthe Fig experimentalset-up(mm) 利用智能混凝