专利名称：可用于正负温自测的水泥基温度传感元件的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种检测技术领域的传感元件，特别涉及一种用于监测大体积混凝土内部温度变化并能与大体积混凝土融为一体的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件。
背景技术：
温度对大体积混凝土结构的应力有着显著的影响和作用，结构温度场及内部温度梯度的研究，在现代工程结构检测研究中占有越来越重要的位置。大体积混凝土温度场的测量，不论是在施工期间还是运行期间都具有十分重要的意义。在施工期间，几乎所有的大体积混凝土结构都要采取措施进行温度控制，减小结构体内温度梯度，防止裂缝发生，确保整体结构安全；在运行期间，温度荷载是引起坝体变形和应力变化的主要原因之一。因此，及时和准确地获得大坝混凝土结构内部的温度场信息，既是大体积混凝土施工控制的关键，也是大体积混凝土运行期间安全监测的重要内容之一。然而，大体积混凝土的温度测量，常常需要预埋温度传感器进行温度监测，这给实际工程操作带来多不足，主要表现为一个温度传感器只可测量一个点的温度，要想对大体积混凝土进行多点测量，需要预埋多个温度传感器，这将引起结构的多个部位的应力降低， 大大影响混凝土结构的耐久性；这类传感器对工作的环境要求高，耐久性差，使用年限低， 造价相对高，同时在混凝土结构的使用过程中需要不断更换，大大提高工程造价；温度传感器材料与混凝土材料性能差，不能准确的测量大体积混凝土结构的温度。因此，发明能与大体积混凝土相容、可多点测量不影响结构耐久性、使用寿命长、造价低且能实现温度自测的水泥基温度传感元件显得十分必要和迫切。国内外研究学者发现，将短切碳纤维加入到水泥混凝土中，可赋予混凝土良好的温度敏感特性。例如，随环境温度的升高掺有适量碳纤维的混凝土电阻率出现有规律的降低，即温阻特性；适量碳纤维可使混凝土成为半导体材料，具有赛贝克效应，专 CN200610024718就是利用碳纤维混凝土的赛贝克效应制成温度自测的机敏混凝土传感元件，该传感元件测量的温度集中在0°C 150°C之间。实际大体积混凝土的环境温度可在正负温度范围内变化，尤其是最低温度，在寒冷的冬季或高原地区，环境的最低温度可达-15°C -20°C之间。例如，青藏高原年正负变温的天数高达180d，日温差可达30°C。因此，研究可用于正负温测量，在正负温反复作用下仍具有良好耐久性的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件具有重要意义。目前的温度传感元件的测温范围还局限于零度以上，通过测量传感器元件的电阻信号作为感知环境温度的电信号，多次重复测量数据不稳定。
发明内容为解决目前的温度传感元件的测温范围还局限于零度以上，多次重复测量数据不稳定的弊端；本实用新型提供了一种可用于正负温自测的水泥基温度传感元件。[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为一种可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，包括试块和一对电极，该试块包括水泥基体，所述试块中心和外围设有所述电极，所述水泥基体中均布短切聚丙烯烃碳纤维和碳纳米管。位于所述试块外围的电极通过纯水泥净浆埋置于试块外围。所述短切聚丙烯烃碳纤维为长度10_15mm、直径7士0. 2μπι、线电阻85Ω/πι、拉伸模量 175-215/Gpa。所述的碳纳米管为外直径20-40nm、内径5_10nm、长度50 μ m、比表面积110m2/g、 密度 2. Ig/cm3。所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括围在试块侧面的铜网。本实用新型通过测量传感器元件的电容信号，而非电阻信号作为感知环境温度的电信号。这是因为，电容信号与电阻信号相比，具有变化灵敏、稳定性好的特点。也就是说， 利用传感器元件的温度-电容特性来测量混凝土结构的环境温度。传感器元件中的导电纤维包括短切碳纤维和碳纳米管，这些导电材料在水泥基体中形成许多电容器，其中碳纤维之间形成相对较大的电容器，而碳纳米管之间形成更为微观的电容器，从而在微观区域进一步增强整个温度传感器元件的电容值。随着温度的升高，元件中更多的载流子由于热激发而参与导电，这些载流子由于众多电容器的存在而被吸附，使得传感器元件的电容值不断升高，通过测量传感器的电容可以感知传感器元件周围的环境温度。本实用新型采用阿利特-硫铝酸钡钙水泥作为水泥基体，主要基于以下原因，该水泥主要组成仍与普通硅酸盐水泥组成类似，保证了温度传感器元件的基体与大体积混凝土结构具有良好相容性；同时，硫铝酸钡钙矿物具有微膨胀特性，可以降低温度传感器元件的孔隙率，保证元件具有良好的抗冻性，在正负温度反复作用下保证测量信号的准确性；同时补偿水泥基体的干缩，减少收缩裂纹，提高传感器元件的耐久性。由于本实用新型的主要成分为阿利特-硫铝酸钡钙水泥和砂子的混合物，耐久性良好，而且与大体积水泥混凝土具有良好的相容性。使用时可以直接将本实用新型安置在大体积混凝土中，安装工艺简单，同时可以根据检测的部位的要求，改变传感器的尺寸以方便检测所需检测大体积混凝土部位的温度。本实用新型的有益效果是1.采用阿利特硫铝酸钡钙水泥作为水泥基体，温度传感元件的测温范围拓展至冰点以下；2.该传感元件电容信号对温度变化敏感，多次重复测量数据稳定。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明
图1 在-45°C -90°C 1#和2#可用于正负温自测的水泥基温度传感元件电容率变化。图2 在_45°C -90°C 2#可用于正负温自测的水泥基温度传感元件在多次温度条件下电容率变化。图3 本实用新型的结构示意图。[0021]图中1试块，2第一电极，3第二电极，4纯水泥净浆。
具体实施方式
如图3所示，可用于正负温自测的水泥基温度传感元件包括试块1和一对电极。电极包括第一电极2和第二电极3。该试块1包括水泥基体，试块1中心设有第一电极2，外围设有第二电极3。水泥基体中均布短切聚丙烯烃碳纤维和碳纳米管。为了将第二电极3固化与试块1外围，第二电极3通过纯水泥净浆4埋置于试块 1外围。优选的，所述短切聚丙烯烃碳纤维为长度10_15mm、直径7士0.2μπκ线电阻 85 Ω/m、拉伸模量 175-215/Gpa。优选的，所述的碳纳米管为外直径20-40nm、内径5-lOnm、长度50 μ m、比表面积 110m2/g、密度 2. Ig/cm3。优选的，所述试块1呈圆柱形，试块1中心和侧面分别设有第一电极2和第二电极 3。第一电极2包括一铜线，第二电极3包括围在试块侧面的铜网。表1阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能
权利要求1.一种可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，包括试块和一对电极，该试块包括水泥基体，其特征在于所述试块中心和外围设有所述电极，所述水泥基体中均布短切聚丙烯烃碳纤维和碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于位于所述试块外围的电极通过纯水泥净浆埋置于试块外围。
3.根据权利要求1或2所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述短切聚丙烯烃碳纤维为长度10-15mm、直径7士0. 2μπκ线电阻85Ω/πι、拉伸模量 175-215/Gpa。
4.根据权利要求1或2所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述的碳纳米管为外直径20-40nm、内径5-lOnm、长度50 μ m、比表面积110m2/g、密度 2.Ig/cm3。
5.根据权利要求3所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述的碳纳米管为外直径20-40nm、内径5-lOnm、长度50 μ m、比表面积110m2/g、密度2. Ig/ cm3。
6.根据权利要求1或2所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于 所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括围在试块侧面的铜网。
7.根据权利要求3所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括围在试块侧面的铜网。
8.根据权利要求4所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括围在试块侧面的铜网。
9.根据权利要求5所述的可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，其特征在于所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括 围在试块侧面的铜网。
专利摘要本实用新型公开了一种可用于正负温自测的水泥基温度传感元件，包括试块和一对电极，该试块包括水泥基体，所述试块中心和外围设有所述电极，所述水泥基体中均布短切聚丙烯烃碳纤维和碳纳米管。位于所述试块外围的电极通过纯水泥净浆埋置于试块外围。所述短切聚丙烯烃碳纤维为长度10-15mm、直径7±0.2μm、线电阻85Ω/m、拉伸模量175-215/Gpa。所述试块呈圆柱形，试块中心和侧面设有所述电极，位于试块中心的电极包括一铜线，另一电极包括围在试块侧面的铜网。本实用新型通过测量传感器元件的电容信号，而非电阻信号作为感知环境温度的电信号。
文档编号G01K7/34GK201983881SQ20112007719
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者叶正茂, 周宗辉, 常钧, 王守德, 程新, 芦令超, 黄世峰 申请人:济南大学