本文關(guān)鍵詞：公路工程智能超載感應(yīng)混凝土的制備研究

  更多相關(guān)文章： 超載感應(yīng)混凝土 導(dǎo)電性 壓敏性 電阻變化率

【摘要】：公路運(yùn)營(yíng)中車輛超載不僅損壞路面結(jié)構(gòu)而且會(huì)引發(fā)橋梁的垮塌及其他事故。超載感應(yīng)混凝土具有較好導(dǎo)電性和壓敏性,利用其壓敏性和周圍混凝土基體材料的相容性,可將碳纖維混凝土作為路面材料,對(duì)超載車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)智能監(jiān)控。同時(shí)也可以避免傳統(tǒng)方法成本高、影響運(yùn)營(yíng)速度等缺點(diǎn)。本文針對(duì)超載現(xiàn)象從智能混凝土及重載交通混凝土路面發(fā)展現(xiàn)狀入手,提出將高強(qiáng)混凝土和智能混凝土相結(jié)合,制備以碳纖維、鋼纖維和石墨為導(dǎo)電相的超載感應(yīng)混凝土,利用超載感應(yīng)混凝土的電阻率與荷載間的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)荷載的實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要做了以下工作:首先,探討了超載感應(yīng)混凝土的制備工藝,重點(diǎn)研究了碳纖維的分散問題。本文利用聚羧酸高效減水劑對(duì)束狀碳纖維進(jìn)行處理,由于聚羧酸高效減水劑帶有的大分子量長(zhǎng)側(cè)鏈在水中可以電離出羧基、羥基和磺酸基等基團(tuán),這些基團(tuán)所帶的電荷與碳纖維表面的電荷電性相反,所以在碳纖表面的吸附作用下可以大大提高碳纖維的分散性能。其次,通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)了制備超載感應(yīng)混凝土的工藝參數(shù),對(duì)其電阻率和抗壓強(qiáng)度兩大試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試,通過直觀分析法和方差分析法分析了碳纖維、鋼纖維、石墨和硅灰4個(gè)因素對(duì)超載感應(yīng)混凝土兩試驗(yàn)指標(biāo)的影響,并且得到了最佳配比。結(jié)果表明碳纖維、鋼纖維和石墨的摻量對(duì)試件的電阻率有顯著性影響,隨著三者體積摻量的增加試件的電阻率減小;石墨和硅灰摻量對(duì)該混凝土的抗壓強(qiáng)度有顯著性影響,試件的抗壓強(qiáng)度隨著石墨摻量的增加而減小,隨著硅灰摻量的增加而增大。再次,通過試驗(yàn)研究了水化齡期、纖維摻量、濕度、粗骨料的摻量和粒徑對(duì)其電阻率穩(wěn)定性的影響。試件的電阻率隨著齡期的延長(zhǎng)而增加,前期增幅較大,后期增幅減緩最終趨于穩(wěn)定;少量的碳纖維即可有效改善試件的電阻率,隨著碳纖維含量的增加電阻率減小;粗骨料摻量增加、粒徑增大都會(huì)阻礙導(dǎo)電相間的搭接從而破壞導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成進(jìn)而致使試件的電阻率增大。最后,研究了極限荷載及循環(huán)荷載下超載感應(yīng)混凝土的壓敏性即電阻變化率與壓應(yīng)力的關(guān)系,并且研究了粗集料的體積摻量和粒徑大小對(duì)超載感應(yīng)混凝土壓敏性的影響,進(jìn)而對(duì)超載感應(yīng)混凝土的路用性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明電阻變化率與荷載間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系;極限荷載作用下,電阻率先減小接近試件破壞時(shí)電阻率會(huì)突然增大;在彈性范圍內(nèi)等幅循環(huán)加卸載作用下,各循環(huán)過程電阻率增減幅度、曲線形狀基本相同,電阻變化率具有可逆性;通過理論和試驗(yàn)分析得知超載感應(yīng)混凝土強(qiáng)度較高,壓力敏感性較好,另外與周圍基體間相容性較好可應(yīng)用于公路工程超載檢測(cè)中。
【關(guān)鍵詞】：超載感應(yīng)混凝土 導(dǎo)電性 壓敏性 電阻變化率
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U414
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 智能混凝土國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.3 重載交通水泥混凝土路面研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 研究目的及內(nèi)容13-15
• 1.4.1 研究目的13-14
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 原材料與試驗(yàn)方法15-32
• 2.1 原材料15-19
• 2.2 主要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備19-21
• 2.3 試樣制備21-27
• 2.3.1 碳纖維分散21-24
• 2.3.2 電極布置24-26
• 2.3.3 超載感應(yīng)混凝土試件的制備26-27
• 2.4 性能測(cè)試方法27-31
• 2.4.1 電阻測(cè)試27-29
• 2.4.2 抗壓強(qiáng)度測(cè)試29-30
• 2.4.3 抗折強(qiáng)度測(cè)試30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 超載感應(yīng)混凝土的制備32-43
• 3.1 試驗(yàn)參數(shù)的確定32-38
• 3.1.1 試驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)的確定32
• 3.1.2 試驗(yàn)影響因素的確定32-38
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析38-42
• 3.2.1 直觀分析38-41
• 3.2.2 方差分析41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 超載感應(yīng)混凝土導(dǎo)電性及電阻率穩(wěn)定性研究43-53
• 4.1 超載感應(yīng)混凝土的導(dǎo)電機(jī)理分析43-44
• 4.1.1 碳纖維混凝土的導(dǎo)電機(jī)理43-44
• 4.1.2 超載感應(yīng)混凝土的導(dǎo)電機(jī)理分析44
• 4.2 超載感應(yīng)混凝土電阻率穩(wěn)定性試驗(yàn)研究44-52
• 4.2.1 水化齡期對(duì)電阻率穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究44-47
• 4.2.2 含水率對(duì)電阻率穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究47-48
• 4.2.3 碳纖維摻量對(duì)電阻率穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究48-50
• 4.2.4 粗集料的粒徑及摻量對(duì)電阻率穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 超載感應(yīng)混凝土壓敏性試驗(yàn)研究53-66
• 5.1 壓敏機(jī)理分析53-54
• 5.2 壓敏性試驗(yàn)研究54-58
• 5.2.1 極限荷載下超載感應(yīng)混凝土壓敏性試驗(yàn)研究55-56
• 5.2.2 循環(huán)荷載下超載感應(yīng)混凝土壓敏性試驗(yàn)研究56-58
• 5.3 粗骨料對(duì)超載感應(yīng)混凝土壓敏性的影響58-62
• 5.3.1 粗集料的體積摻量對(duì)壓敏性影響的試驗(yàn)研究59-60
• 5.3.2 粗集料粒徑大小對(duì)壓敏性影響的試驗(yàn)研究60-62
• 5.4 路用性能評(píng)價(jià)62-65
• 5.4.1 重載交通作用下路面的破壞形式62-63
• 5.4.2 車輛荷載作用下路面的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系特點(diǎn)63-64
• 5.4.3 路用可行性試驗(yàn)研究64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：840634