磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，包括钢筋网、面层和导电混凝土层，所述的钢筋网外侧浇筑导电混凝土，所述的导电混凝土外层铺设有面层。本实用新型结构合理，在磁场的作用下，强制强化形成导电网络，大幅度降低导电混凝土导电的渗流阈值，减少功能性材料的导电物质添加量，节约成本；同时解决分散的问题，具有稳定的导电性和机敏性，且制作工艺简化，是一种理想的高性价比机敏自检测导电混凝土模块。
【专利说明】磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及混凝土【技术领域】，特别是内掺提高导电性能的导电混凝土及机敏自监测混凝土应用。
【背景技术】
[0002]混凝土材料自从19世纪30年代问世以来，因其材料来源广泛、成本低廉、施工方便和耐久性好等特点，在土木、水利工程中得到广泛大量的应用。桥梁、电站、海岸和近海工程等混凝土结构在长期服役过程中，因受到不同的荷载、环境侵蚀、材料老化和疲劳效应等不利因素的积累作用，将会导致损伤累积和结构材料的性能退化，进而导致这些混凝土结构的破坏。因此，人们对建筑工程结构防灾减灾能力的重视程度越来越高。人们期望结构可以具有健康自监测的特性，从而可以实时评估已服役混凝土结构内部损伤状况，以便能及时采取对应措施，避免突发性工程事故造成的生命、财产损失。作为智能混凝土重要分支之一的导电混凝土由于其机敏性能而具有感应温度、应变以及损伤的能力，为不需要设置或埋入传感器件，就能实时监测大坝、道路、桥梁、电站、海岸和近海工程等基础设施的损伤状况提供了一种新的选择。自监测导电混凝土因具有导电性能，且又不失混凝土的一切技术和性能上的优势而在众多领域有着巨大的潜在应用前景。目前，导电混凝土有着广泛的应用领域:它既可以替代金属，起到屏蔽无线电干扰、防御电磁波的作用；又能用做电工材料，如接地装置、建筑物的避雷设备、断路器的合闸电阻、消除静电装置、金属阴极保护系统等；还可以利用导电产生的热效应进行环境加热、建筑采暖以及道路和机场的融冰化雪；同时，还可以利用它的力-电相关特性制成一种机敏智能材料，可用于混凝土结构的非破损检查评估，也可用于普通混凝土建筑的自动监控、水利设施坝体，大型结构(如核电站设施、大坝)的微裂纹监测等。
[0003]传统混凝土在使用过程中，由于受到环境荷载作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，例如大坝、桥梁、特种结构等，不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事件。为了有效避免突发性事件，延长结构的使用寿命，必须及时了解构件内部损伤情况。掺入了功能性微米、纳米材料的导电相的导电混凝土具有感知应变，损伤和温度的功能，为无需埋入传感器件就能实时健康检测大坝、道路和桥梁等大型基础设施提供了便利，为实现水利工程、混凝土建筑结构的有效保护、早起损伤预警及修复提供了重要的实现手段。
[0004]目前机敏导电混凝土添加的功能导电物质有石墨、炭黑、碳纤维、钢渣等高电导率物质，但是这些物质存在在水泥基质中分散效果不理想、价格昂贵、电学性能不稳定，导电渗流阈值过高等瓶颈问题。同时添加量过大还会导致混凝土力学性能的大幅下降。
实用新型内容
[0005]为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种结构合理，具有稳定的导电性和机敏性，且制作工艺简单的理想高性价比机敏自检测导电混凝土模块。
[0006]本实用新型技术方案为:一种磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，包括钢筋网、面层和导电混凝土层，所述的钢筋网外侧浇筑导电混凝土，所述的导电混凝土外层铺设有面层；
[0007]所述的导电混凝土层由石墨复合磁粉、碳纤维复合磁粉、炭黑复合磁粉制备而成。
[0008]本实用新型进一步的改进在于:所述的导电混凝土层内置有电极。
[0009]本实用新型进一步的改进在于:所述的电极分别是位于上端的正电极和负电极；位于下端正电极和负电极；所述的四个电极均由导线引出导电混凝土层表面。
[0010]本实用新型进一步的改进在于:所述的导电混凝土层内置电阻应变片，并均由导线引出导电混凝土层表面。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:所述的导电混凝土层内置有应力应变传感器，并由导线引出导电混凝土层表面。
[0012]本实用新型更进一步的改进在于:所述的导线末端连接端子，所述的端子设于导电混凝土层表面。
[0013]本实用新型的有益效果是:本实用新型结构合理，综合了目前导电混凝土研究添加的功能材料的诸多特点，将磁性粉体复合到石墨、炭黑、碳纤维等物质上，应用带磁性的高导电物质填充到混凝土当中，在磁场的作用下，强制强化形成导电网络，大幅度降低导电混凝土导电的渗流阈值，减少功能性材料的导电物质添加量，节约成本；同时解决分散的问题，将分散的步骤直接变成磁场诱导的程序，可弥补石墨、碳纤维的等物质添加到混凝土中带来的力学性能下降问题，具有稳定的导电性和机敏性，且制作工艺简化，是一种理想的高性价比机敏自检测导电混凝土模块。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型模块；
[0015]图2是本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0017]如图1和2所示，本实用新型提供的磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，包括钢筋网1、面层2和导电混凝土层3，所述的钢筋网I外侧浇筑导电混凝土 3，所述的导电混凝土 3外层铺设有面层2 ；
[0018]所述的导电混凝土层3由石墨复合磁粉、碳纤维复合磁粉、炭黑复合磁粉制备而成。
[0019]所述的导电混凝土层3内置有电极。
[0020]所述的电极分别是位于上端的正电极5和负电极6 ;位于下端正电极7和负电极8 ;所述的四个电极均由导线9引出导电混凝土层3表面。
[0021]所述的导电混凝土层3内置有电阻应变片10，并均由导线9引出导电混凝土层3表面。
[0022]所述的导电混凝土层3内置有应力应变传感器11，并由导线9引出导电混凝土层3表面。
[0023]所述的导线9末端连接端子，所述的端子设于导电混凝土层3表面。
[0024]所述的导电混凝土层3外部还设置有永磁网络层4。
[0025]本实用新型的使用方法:
[0026]本实用新型的导电混凝土层3负责提供整个机敏混凝土模块的电信号改造，在应力、压力等条件变化下内置电阻应变片10和应力应变传感器11负责传输相应的信号，提供不同损伤阶段的预警。
[0027]导电混凝土层3外部还设置有永磁网络层4，永磁网络层4在整个混凝土模块的制备及养护阶段，负责提供磁场，让导电颗粒及磁化离子在磁场诱导下，自主在磁场作用下形成导电网络，整个模块的制备及养护期结束后，可以撤出永磁网络层4。
[0028]磁场诱导的混凝土导电模块可以有效降低整个模块的导电渗流阈值、简化工艺、大幅度提高模块的性价比及适用范围。
[0029]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，其特征在于:包括钢筋网(I)、面层(2)和导电混凝土层(3)，所述的钢筋网(I)外侧浇筑导电混凝土(3)，所述的导电混凝土(3)夕卜层铺设有面层(2);所述的导电混凝土层(3)由石墨复合磁粉、碳纤维复合磁粉、炭黑复合磁粉制备而成；所述的导电混凝土层(3)内置有电阻应变片(10)，并均由导线(9)引出导电混凝土层(3 )表面。
2.根据权利要求1所述的磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，其特征在于:所述的导电混凝土层(3)内置有电极。
3.根据权利要求2所述的磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，其特征在于:所述的电极分别是位于上端的第一正电极(5)和第一负电极(6);位于下端第二正电极(7)和第二负电极(8 );所述的各个电极均由导线(9 )引出导电混凝土层(3 )表面。
4.根据权利要求1所述的磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，其特征在于:所述的导电混凝土层(3)内置有应力应变传感器(11)，并由导线(9)引出导电混凝土层(3)表面。
5.根据权利要求1或3或4所述的磁性低渗流阈值机敏导电混凝土模块，其特征在于:所述的导线(9)末端连接端子，所述的端子设于导电混凝土层(3)表面。
【文档编号】G01D21/02GK203929106SQ201420020848
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】龚志明, 周晓锋 申请人:盐城市水利勘测设计研究院