[发明专利]一种拉敏型柔性传感材料制备方法与监测混凝土变形和裂缝的应用

说明书

一种拉敏型柔性传感材料制备方法与监测混凝土变形和裂缝的应用，本发明涉及柔性传感材料制备方法及其应用。本发明为了解决现有传感器存在寿命短、成本高、变形低且在混凝土结构修复时会受到损坏的问题。本发明包括：一：将碳纳米管加入有机溶剂中，超声分散后进行磁力搅拌；二：将PDMS基体树脂加入有机溶剂中，进行磁力搅拌；三：将步骤一和步骤二得到的混合溶液进行混合，超声分散后进行磁力搅拌；四：将混合溶液进行磁力搅拌；五：将PDMS固化剂与PDMS本体按照0.1:1的质量比加入到步骤四有机溶剂挥发后的混合溶液中，进行磁力搅拌；六：将混合液注入模具中，进行真空干燥后进行养护。本发明用于高分子复合材料及传感器领域。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料及传感器领域，具体涉及用于监测混凝土变形的柔性传感材料制备方法及其应用。

背景技术

超高层建筑、大型桥梁、大型采油平台与核电站等关系到国计民生的重大混凝土结构工程和基础设施在使用过程中，不可避免的受到荷载与环境侵蚀等因素的作用，由此带来的损伤会导致结构抵抗力衰减，甚至引起突发事故，造成巨大的人员伤亡与财产损失。因此，迫切需要采取有效的监测手段来评定其健康状况，以便及时修复和控制损伤，对于确保混凝土结构的可靠性、安全性与耐久性具有重大意义。

对重大土木工程结构和基础设施进行全寿命的健康监测，须要高性能、长寿命与稳定的智能传感元件。结构健康监测领域常用的传感器有电磁致伸缩材料传感器、光纤传感器和压电传感器等，这些传感器存在的缺点有寿命短、给施工带来困难，成本高且在混凝土结构修复时会受到损坏等。此外，掺加碳系和金属填料的混凝土也被用来作为传感器监测结构自身的损伤，这种具有自感知特性的混凝土结构存在的缺点有：基体材料本身的内部缺陷较多而降低传感器的质量，基体材料需要养护时间较长，基体材料内部毛细孔道太多导致其电阻率易到水分的影响，传感器存在稳定性问题。且这种自感知材料在监测自身的压应变方面具有一定的优势，在监测挠度和裂缝方面存在着不足，研究也较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有传感器存在寿命短、成本高、变形低且在混凝土结构修复时会受到损坏的缺点，而提出一种用于监测混凝土变形的柔性传感材料制备方法及其应用。

一种拉敏型柔性传感材料制备方法包括以下步骤：

步骤一：将碳纳米管加入有机溶剂中，超声分散后进行磁力搅拌，混合溶液浓度为20mg/mL；所述有机溶剂为四氢呋喃；

步骤二：将PDMS基体树脂加入有机溶剂中，进行磁力搅拌，混合溶液浓度为1g/mL；所述有机溶剂为四氢呋喃；

步骤三：将步骤一得到的碳纳米管有机溶剂混合溶液和步骤二得到的PDMS基体树脂有机溶剂混合溶液进行混合，超声分散后进行磁力搅拌；

步骤四：将步骤三磁力搅拌后的混合溶液放置在磁力搅拌加热板上，进行磁力搅拌，直至有机溶剂完全挥发；

步骤五：将PDMS固化剂与PDMS本体按照0.1:1的质量比加入到步骤四有机溶剂挥发后的混合溶液中，进行磁力搅拌；

步骤六：将步骤五进行磁力搅拌后的混合液注入模具中，移入真空干燥箱中进行真空干燥后，移入烘箱中进行养护。

一种用于监测混凝土变形的传感材料的应用，将所述传感材料作为传感单元应用在混凝土变形和裂缝的监测中。

所述应用实现的具体过程为：

步骤一：将所述柔性传感材料裁剪成条状试件，将铜片作为电极用导电银浆粘贴在试件两端，外部用胶包裹电极部位作为保护层，制作成传感器的敏感元件；

步骤二：将所测混凝土试件表面所测区域经砂纸打磨后，去除表面灰尘后，用丙酮擦拭干净；

步骤三：标出混凝土试件表面所测区域的中心区域；