[发明专利]一种自感知混凝土材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土材料。

背景技术

智能混凝土是智能材料与结构的一个重要分支，其通过对混凝土材料的原有组分材料加以改善或在混凝土材料中复合一些功能组件或某些具有特殊功能的材料，使混凝土材料与结构具有自感知、自适应和自修复等生命特性。自感知混凝土是研究最为系统、深入的一类智能混凝土材料，应用其可监测结构自身的受力、受冲击、振动、裂纹等情况以及损伤程度。已有的智能混凝土主要采用粉末状导电填料(如镍粉、炭黑、钢渣等)，以及纤维状导电填料(碳纤维、钢纤维等)来复合制备。粉末状填料需要较大的掺量才能具有自感知性能，且对混凝土材料的力学性能有影响；纤维状填料钢纤维会明显增加混凝土的重量，而且易锈蚀，同时在制备过程中易沉降，碳纤维的集束状态致使其难于分散。另外，已有的纤维状填料都是微米级纤维，具有较小的长径比，同样需要较大纤维掺量才能获得自感知特性。

发明内容

本发明目的是为了解决已有自感知混凝土材料导电填料掺量大、导电填料分散困难导致影响混凝土力学性能的问题，而提供了一种自感知混凝土材料。

一种自感知混凝土材料由碳纳米纤维和水泥制成，其中碳纳米纤维的掺量为水泥质量的0.05％～5％；所述碳纳米纤维的直径为100～150纳米。

由于本发明采用的碳纳米纤维为纳米尺度的纤维，同时通过高温热处理制度制备致使其具有低的表面能和高的石墨化度，其具有高长径比、良好的分散性能以及良好的电学、力学、热学和化学稳定性，所制备的自感知混凝土具有导电填料掺量低、分散均匀、增强的力学和耐久性能，无额外重量的增加、感知灵敏度高的优点。

附图说明

图1是具体实施方式六中自感知混凝土材料的电阻变化与压力之间的关系图；图2是具体实施方式七中自感知混凝土材料的电阻变化与压力之间的关系图；图3是具体实施方式八中自感知混凝土材料的电阻变化与压力之间的关系图；图4是具体实施方式八中自感知混凝土材料的扫描电镜照片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中一种自感知混凝土材料由碳纳米纤维和水泥制成，其中碳纳米纤维的掺量为水泥质量的0.05％～5％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的直径为100～150纳米。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的直径为110～140纳米。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的直径为120～130纳米。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的直径为125纳米。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式中一种自感知混凝土材料由碳纳米纤维和水泥制成，其中碳纳米纤维的掺量为水泥质量的0.5％。所述碳纳米纤维直径约为100纳米。

具体实施方式七：本实施方式中一种自感知混凝土材料由碳纳米纤维和水泥制成，其中碳纳米纤维的掺量为水泥质量的0.5％。所述碳纳米纤维直径约为150纳米。

具体实施方式八：本实施方式中一种自感知混凝土材料由碳纳米纤维和水泥制成，其中碳纳米纤维的掺量为水泥质量的1％。所述碳纳米纤维直径约为150纳米。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的掺量为水泥质量的0.5％～4.5％。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的掺量为水泥质量的1％～3.5％。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的掺量为水泥质量的1.5％～3％。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述碳纳米纤维的掺量为水泥质量的2％。其他与具体实施方式一相同。