具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用技术

具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用，本发明专利技术属于水泥复合材料领域，特别是涉及智能水泥、导电水泥、聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用的技术领域。目的是为了解决桥梁结构或建筑结构因耐久性不足，使用久了承载能力和刚度均下降，随时可能产生安全问题而不能对其进行有效的监控和测试的现象。本发明专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料包括聚酯多元醇、异氰酸酯、水泥、导电材料、破泡剂和催化剂。其制备方法为将聚酯多元醇、水泥、导电材料、破泡剂和催化剂烘干，机械搅拌均匀然后加入烘干的水泥再与烘干的异氰酸酯混合，机械搅拌。建筑体状态监控装置、压敏加固体、加固梁及建筑结构。

Polyurethane cement composite material with pressure sensitive property, preparation method and application thereof

With the electrical properties of polyurethane cement composite material and preparation method and application thereof. The invention belongs to the field of cement composite materials, particularly relates to the technical field of smart cement, conductive cement, polyurethane cement composite material and its preparation method and application. In order to solve the structure of the bridge or building structure due to insufficient durability, use for a long time the bearing capacity and stiffness were decreased and the possible security problems and can not carry out effective monitoring and testing of the phenomenon at any time. The invention relates to a polyurethane cement composite material having pressure sensitive characteristics, comprising polyester polyols, isocyanates, cements, conductive materials, foam breaking agents, and catalysts. The preparation method comprises the following steps: drying polyester polyol, cement, conductive material, defoaming agent and catalyst, stirring mechanically, adding dry cement, mixing with drying isocyanate, and stirring mechanically. Building body condition monitoring device, pressure sensitive solid, reinforcing beam and building structure.

【技术实现步骤摘要】
具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于水泥复合材料领域，特别是涉及智能水泥、导电水泥、聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用的

技术介绍
目前传统的桥梁加固方法(粘贴碳纤维、外粘钢板、体外预应力等)中，加固后随着桥梁服役期限的增加，由于环境载荷作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，很难对加固材料的累积损伤随时间定性做出评价，待损伤积累到一定程度人为发现缺陷后往往为时已晚，加固材料的承载力、刚度已明显下降，影响了结构的可靠性，对结构安全造成严重威胁。公路桥涵设计规范中规定：结构要满足安全、耐久、适用、环保、经济、美观的原则。因此，在设计施工和检修加固的同时，健康检测也是越来越受到重视一个问题。聚氨酯复合材料近年来被土木工程领域所认知，聚氨酯水泥以其优越的力学性能作为一种新型加固材料，已经越来越受人们关注。作为一种新材料，具有强度高，弹性好，粘结性强等诸多优点，减少裂缝开展，施工方便，已在实际梁结构加固中等到应用。但一般桥梁使用年限都很长，由于环境载荷、疲劳载荷、材料腐蚀与老化等不利因素的影响，其本身结构以及其上的加固材料不可避免地产生损伤积累、疲劳、抗力衰减，甚至导致突发事故。结合安全、耐久、适用等原则，在设计、施工、使用、维修、加固的同时起到一个监测作用已经是很有必要的。但，现行的监测手段很多都是单独独立于结构体系以外，做一个能起着加固效果同时还能具有检测功能的还是很少。压敏聚氨酯水泥，将聚氨酯水泥从绝缘材料改良成为具有压敏这种自感知功能的材料而不影响其原有的优良性能，国内外目前还鲜有相关研究，具有十分广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决建筑体中因耐久性不足，使用久了承载能力和刚度均下降，随时可能产生安全问题而不能对其进行有效的监控和测试的现象，而提供了一种在能同时起到加固与监测的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料及其制备方法和应用。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料包括聚酯多元醇、异氰酸酯、水泥、导电材料、破泡剂和催化剂。所述聚酯多元醇与异氰酸酯、水泥、破泡剂和催化剂的质量比为1：(1～1.2)：(1.5～2.5)：(0～0.005)：(0～0.0001)；所述水泥与导电材料的质量比为1:(0.010～0.035)；所述异氰酸酯为固化剂巴斯夫；所述破泡剂为硅油；所述催化剂为苯甲酰氯；所述导电填料为炭黑、短切碳纤、石墨、碳粉中的一种或几种的混合物。优选地，所述具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料还包括导电材料分散剂，所述导电材料分散剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中任意一种，其质量占水泥质量的0.6％～0.8％。制备上述复合材料应分别满足如下技术指标：聚酯多元醇：酸值，≤5mgKOH/g；羟值，350±10mgKOH/g；异氰酸酯：纯度，≥96.5％；破泡剂为硅油；催化剂：苯甲酰氯。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、将水泥和导电材料在100℃～110℃温度下烘干；二、称取聚酯多元醇、破泡剂、催化剂和导电填料，机械搅拌，得混合物；三、向混合物中加入已烘干的水泥，再与异氰酸酯混合，机械搅拌，得具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料。所述聚酯多元醇与异氰酸酯、水泥、破泡剂和催化剂的质量比为1：(1～1.2)：(1.5～2.5)：(0～0.005)：(0～0.0001)；所述水泥与导电材料的质量比为1:(0.010～0.035)；所述异氰酸酯为固化剂巴斯夫；所述破泡剂为硅油；所述催化剂为苯甲酰氯；所述导电填料为炭黑、短切碳纤、石墨、碳粉、钢纤维中的一种或几种的混合物。优选地，向步骤二中加入导电材料分散剂，所述导电材料分散剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中任意一种，其质量占水泥质量的0.6％～0.8％。所述第一次机械搅拌的时间为1min～5min；所述第二次机械搅拌的时间为2min～10min。本专利技术的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料在制备过程中需要注意的是，水泥用量以及标号由设计强度决定，导电材料用量所占水泥比例与其种类、长短，掺合方式(单一材料单掺，多种材料混掺)以及水泥用量等综合因素来决定，主要保证其均匀拌和且均匀分散在材料中。必要的时候加入微量的对应导电材料的分散剂。导电材料加多了，会引起材料内部混乱搭接，打结，电阻率低，压敏性能不明显，同时影响材料强度，要控制好用量。拌和过程以及成型养护过程中，要绝水。本材料对水敏感，要在低水或者无水的环境中制作，不然材料会遇水发泡，严重形象结构强度。拌和前要对所用材料进行除水，做适当的烘干处理，拌和时，要在低水或者无水的环境中拌和，装模以后要做隔水处理，在干燥环境中养护，成型。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于建筑体状态监控装置、压敏加固体、加固梁及建筑结构。本专利技术的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于建筑体状态监控装置，包括：信号采集单元，固定设于预定建筑体，以用于采集预定建筑体的电阻信号并发送至信号转换器；信号转换单元，与所述信号采集单元电连接，以基于接收到的所述电阻信号和预设的电阻率-应力映射关系表，将所述电阻信号转换为应力信号；通过预定方式转换为应力信号并发送至信号处理器；信号处理单元，与所述信号转换器电连接，以用于基于接收到的所述应力信号，获取与所述应力信号相对应的预定建筑体的状态数据并发送至通讯单元；通讯单元，与所述信号处理单元电连接，用于将接收到的状态数据发送至显示单元以显示。优选地，所述监控装置还包括：能源供应单元，分别与所述信号采集单元、所述信号转换单元、所述信号处理单元及所述通讯单元电连接，以提供电能。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于压敏加固体包括以上所述的监控装置；其中，所述压敏加固体包括至少一个压敏混凝土结构，其中，所述压敏混凝土包括添加有导电填料的聚酯氨材料；所述监控装置固定于所述压敏混凝土结构。优选地，所述压敏混凝土结构上设有用于固定所述监控装置的安装部；其中，所述安装部设置于所述压敏混凝土结构的内部或所述压敏混凝土结构的外表面，所述监控装置通过所述安装部固定于所述压敏混凝土结构的内部或外表面。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于加固梁，包括以上所述的压敏加固体，其中，所述加固梁还包括：梁体和支座，其中，所述梁体为一体浇筑结构；所述支座与所述梁体固定连接以支撑所述梁体，所述压敏加固体固定设置于所述梁体的下缘。优选地，所述支座包括两个；所述梁体两端分别设置一个固定部；所述梁体通过所述固定部固定连接至所述支座以形成凹形结构。优选地，所述压敏加固体与所述梁体为一体浇筑结构；所述压敏加固体两端分别设置第一安装部；所述支座两端分别设置与所述第一安装对应设置的第二安装部；所述第一安装部与所述第二安装部固定连接以使所述压敏加固体与所述梁体的下缘的表面贴合。本专利技术具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于建筑结构，包括以上所述的加固梁。本专利技术的实施例提供了一种建筑体状态监控装置、压敏加固体、加固梁及建筑结构，其中，所述加固梁通过设置的压敏加固体和监控装置能够实现对自身的状态信息进行检测监控，进而也可以对建筑结构的状态信息进行监控；而且，加固梁采用一体浇筑结构能够有效增强加固梁的强度；而且，由于压敏加固体的存在，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料，其特征在于：该复合材料包括聚酯多元醇、异氰酸酯、水泥、导电材料、破泡剂和催化剂。

【技术特征摘要】
1.具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料，其特征在于：该复合材料包括聚酯多元醇、异氰酸酯、水泥、导电材料、破泡剂和催化剂。2.根据权利要求1所述的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料，其特征在于：所述聚酯多元醇与异氰酸酯、水泥、破泡剂和催化剂的质量比为1：(1～1.2)：(1.5～2.5)：(0～0.005)：(0～0.0001)；所述水泥与导电材料的质量比为1:(0.010～0.035)；所述导电填料为炭黑、短切碳纤、石墨、碳粉中的一种或几种的混合物。3.如权利要求1所述的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法按以下步骤进行：一、将水泥和导电材料在100℃～110℃温度下烘干；二、称取聚酯多元醇、破泡剂、催化剂和导电填料，机械搅拌，得混合物；三、向混合物中加入已烘干的水泥，再与异氰酸酯混合，机械搅拌，得具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料。4.根据权利要求3所述的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料的制备方法，其特征在于：向步骤二中加入导电材料分散剂，其质量占水泥质量的0.6％～0.8％。5.如权利要求1所述的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料的应用，其特征在于：所述具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于建筑体状态监控装置、压敏加固体、加固梁及建筑结构。6.如权利要求5所述的具有压敏特性的聚氨酯水泥复合材料用于建筑体状态监控装置，其特征在于：该监控装置包括：信号采集单元，固定设于预定建筑体，以用于采集预定建筑体的电阻信号并发送至信号转换单元；信号转换单元，与所述信号采集单元电连接，以基于接收到的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙全胜，杨楠，李春玮，张益康，贾东哲，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23