应变自感知和可融雪化冰多尺度碳水泥复合路面材料的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水泥基智能复合材料，尤其涉及一种用于路面应力应变自感知和可融雪化冰于一体的水泥基路面复合材料。
【背景技术】
[0002]重大桥梁结构工程的使用期长达几十年、甚至上百年，载荷的疲劳效应、环境腐蚀和材料老化等灾变因素的耦合作用将不可避免地导致结构的损伤积累和抗力衰减，从而抵抗自然灾害的能力下降、甚至引发灾难性的突发事故。近年来，智能材料的出现与发展，为研制大规模、分布式、高性能、长寿命、具有长期稳定性的智能传感元和监测系统开辟了崭新的途径，为重大工程结构智能监测与健康诊断提供了最有效的手段。在各种智能材料中，通过在水泥基复合材料中添加一定的填料所形成的智能混凝土集力学本征特性与感知功能于一身，其造价低、耐久性好、与混凝土工程与结构具有天然的相容性和相同的寿命，目前已经成为土木工程领域的重要研究方向。目前用于制备智能水泥基复合材料常用的填料可分为三类:聚合物类、碳类和金属类，用的最多的为碳类，包括石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管。目前，水泥基智能复合材料应力应变感知性能往往受环境因素影响较大，如温度，湿度等，而且功能单一。冬季，我国北方天气严寒，降雪量大，在路面上易冻结成冰，严重影响交通运行，并且带来安全隐患。据统计，冬季30%的交通事故是由于路面冰雪的影响。目前用于路面融雪化冰的方法主要有:人工清除、机械清除、化学融化、热融化等。人工清除耗时费力且效率低；机械清除虽铲除了大量冰雪，但路面凹凸不平处仍有冰雪，车辆在其上行驶，附着力低，可操纵性及刹车能力差，安全难以有效保障；化学融化常采用氯盐如NaCl、CaCl2、1%(:12等喷洒于路面，降低冰雪熔点，化冰效果好且价格便宜，因而应用较普遍，但是氯盐会引起钢筋锈蚀，产生裂纹而破坏结构，造成严重危害和重大经济损失，并会带来水质污染和后期环境问题。通过向水泥基复合材料中添加一定的导电填料，使复合材料具有一定的电热性能，可用于路面的融雪滑冰。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种应变自感知和可融雪化冰多尺度碳水泥复合路面材料，将能够形成隧道效应的多尺度碳材料添加到水泥复合材料中，即添加碳纤维、碳纳米管和纳米炭黑，不仅大幅提高了复合材料的电热性能，而且使复合材料内部形成具有优异、稳定的空间导电网络，其应力应变感知功能不易受环境因素影响。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种应变自感知和可融雪化冰多尺度碳水泥复合路面材料，由普通硅酸盐水泥、自来水、外加剂和导电填料组成，其中:水灰比为0.5，导电填料由碳纤维、碳纳米管和纳米碳黑构成的多尺度碳材料组成，碳纤维掺量相对于水泥质量的0.2%~0.4%，碳纳米管掺量相对于水泥质量的1.5%~2.5%，纳米碳黑质量掺量相对于水泥质量的1%~3%，外加剂为消泡剂、减水剂、分散剂，添加消泡剂、减水剂、分散剂的目的分别是消除水泥基体中引入的气泡、提高水泥浆体的工作性能、分散水泥基体中的多尺度碳材料，一般依据所用的外加剂种类确定其用量。
[0005]本发明中，所述碳纤维长度为毫米级别，直径为微米级别；碳纳米管长度为微米级，直径为纳米级；纳米碳黑粒径为纳米级。
[0006]本发明具有如下优点:
1)将多尺度碳材料作为导电填料添加到水泥基复合材料中，极大地提高了复合材料的导电性，相对于单掺碳材料的水泥基复合材料其导电性最大可提高七十万多倍，最小可提高七倍；其融雪化冰能力得到了极大的提高，可实现在o°c下的低温环境下，电能有效利用率为56.8% ;而其最大应变感知能力较一般的应变片提高20多倍，多尺度导电填料在水泥基体所形成稳定的空间导电网络结构使复合材料的感知能力受环境因素影响较小，所能感知最大荷载频率为0.5 Hz ο
[0007]2)该复合材料集应变自感知与融雪滑冰功能于一体，具有较广的应用性。
[0008]3)以水泥为基体，不仅保证复合材料与混凝土具有天然的兼容性以及复合材料耐久性，而且实现了结构与功能一体化。
【附图说明】
[0009]图1为应变自感知和可融雪化冰多尺度碳水泥复合路面材料工程应用的示意图；图中:1-融雪化冰用的电源，2-应力应变自感知与可融雪化冰的多尺度碳路面水泥复合材料，3-四电极应力应变采集系统，4-用于融雪化冰的电极，5-混凝土路基材料。
【具体实施方式】
[0010]【具体实施方式】一:本实施方式中所制备应变自感知和可融雪化冰多尺度碳路面水泥复合材料所用原材料:普通硅酸盐水泥Ρ.0.42.5、自来水、磷酸三丁脂作为消泡剂、高效聚羧酸作为减水剂、碳纤维、碳纳米管、纳米碳黑、甲基纤维素作为碳纤维的分散剂、聚乙烯毗咯烷作为碳纳米管的分散剂；其中，水灰比为0.5，碳纤维掺量的范围为0.2%~0.4% (相对于水泥质量，下同)，甲基纤维素的用量为水泥质量0.3^0.5%，碳纳米管掺量的范围为
1.5%~2.5%，聚乙烯毗咯烷的用量为碳纳米管质量的15%~25%，纳米碳黑质量掺量的范围为1%~3%，磷酸三丁脂和高效聚羧酸的用量分别为0.05%~0.15%和0.5%~1.5% (相对于水泥的质量)。
[0011]本实施方式按照如下步骤进行复合材料的制备:
1)为了避免碳黑影响到碳纤维和碳纳米管的分散，将既定配比的拌合物(未加入纳米碳黑和水泥)进行人工搅拌；
2)将拌合物置于超声波细胞粉碎仪分散lh，然后加入纳米炭黑的拌合物采用人工搅拌;
3)将分散好的拌合物置于搅拌机进行半分钟的慢速搅拌，然后在搅拌的过程中缓慢加入水泥，水泥加完后进行两分钟的慢速搅拌和三分钟的快速搅拌；
4)将搅拌均匀的拌合物浇筑相应的路面，同时在浇