一种传感型土工格栅结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种传感型土工格栅结构，包括由添加了导电填料的聚合物构成的主肋和辅肋，所述主肋和辅肋在结点处连接，所述主肋的直径大于所述辅肋的直径；根据所述聚合物电阻与变形之间的关系，通过测量所述聚合物的电阻值，获取土工格栅结构的变形值。本实用新型专利技术提出了一种高摩阻的传感型土工格栅的制作方法，该类型土工格栅既克服了传统土工格栅自身强度不够的问题，又利用了导电高分子复合材料的拉敏效应，通过检测格栅自身的电阻变化即可方便的获取格栅及加固体的变形信息，无需外部传感器及其他设备的植入，从而避免了对加固体的扰动和传感器本身耐久性不足现象的发生，适用于全寿命周期内土工结构的变形监测及安全预警。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及±木工程领域，特别设及一种传感型±工格栅结构。
技术介绍
±工格栅产生W来，已经在道路、水利、建筑等工程中得到了广泛的利用，并取得 了巨大的社会经济效益。±工格栅作为一种常用的±工加筋材料，是用聚丙締、聚氯乙締等 高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的=维立体网格屏栅，多用 于加筋±路基工程、地基处理和填方护坡工程。随着社会对道路、建筑等工程质量要求的不 断提高，工程对±工格栅性能及功能的要求也越来越高。然而目前，±工格栅产品通常只具 有单一的加筋效果，并且由于其自身的材料强度和设计的问题，导致±工格栅在实际工程 中的抗拉伸强度较低、摩阻力较差，实际起到的加筋效果有限；同时，现有的±工格栅加固 方法无法方便的对自身及其加固体的变形信息进行检测，如若进行检测则需要其他设备与 技术的支持，增加监测的难度及成本。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种传感型±工格栅结 构。 为了达成上述目的，本技术采用如下技术方案： -种传感型±工格栅材料，包括聚合物基体，所述聚合物基体中添加碳纳米管和 超导炭黑作为导电填料。 本技术提出了一种添加碳纳米管、超导炭黑的传感型±工格栅材料。作为导 电高分子材料的填料，碳纳米管是一种碳的新型结构物质，具有异常优良的力学、电学和化 学性能，并随着碳纳米管研究的深入，其应用前景不断地展现出来;超导炭黑具有低电阻或 高电阻性能，能赋予制品导电作用，其特点为粒径小，比表面积大且粗糖等。添加了碳纳米 管和超导炭黑的±工格栅，可W利用导电高分子复合材料的拉敏效应，通过检测格栅自身 的电阻变化即可方便的获取格栅及加固体的变形信息，无需外部传感器及其他设备的植 入，从而避免了对加固体的扰动和传感器本身耐久性不足现象的发生，适用于全寿命周期 内±工结构的变形监测及安全预警。 所述聚合物基体为高密度聚乙締基体，所述碳纳米管占原料总质量的3%-7%，所 述超导炭黑占原料总质量的6%-14%。[000引选用高密度聚乙締为聚合物基体，能够得到高强度高导电性的复合材料。碳纳米 管和超导炭黑作为填料渗加到高密度聚乙締基体中对基体性能的影响不同，碳纳米管作为 填料时能同时提高聚合物的力学和导电性能，但经济成本高，而添加超导炭黑在获得复合 体的导电性能时却降低了力学性能。碳纳米管与超导炭黑在运种比例下，经济成本较低，而 且可W获得复合体良好的导电性和力学性能。所述碳纳米管与所述超导炭黑的质量比为1: 2。 碳纳米管和超导炭黑采用上述配比，可W获得高强度高摩阻的±工格栅材料。 所述导电填料中添加纳米活性碳酸巧，所述纳米活性碳酸巧占原料总质量的 10%-30%。 单独向基体聚合物中添加碳纳米管或超导炭黑时，通常需要添加较多的碳纳米管 或超导炭黑才能获得理想的导电性，导致添加较多的碳纳米管时复合材料的制造成本很 高，经济可行性较低;添加较大含量的炭黑时复合材料的综合强度较低，力学性能较差。因 此，本技术同时使用了碳纳米管和超导炭黑作为导电填料，W碳纳米管导电为主，超导 炭黑为辅，同时向基体中添加适量的无机粒子纳米碳酸巧。纳米碳酸巧在复合材料中首先 通过体积排除效应，促进碳纳米管之间更加容易的相互搭接，从而提高了复合材料的导电 性能，同时还能通过无机固体颗粒与基体界面脱粘从而引发颗粒周围基体发生剧烈塑性形 变耗散能量来达到增强增初目的。 所述纳米活性碳酸巧中添加铁酸醋偶联剂，所述铁酸醋偶联剂为所述纳米活性碳 酸巧质量的2 %-5 %。 为了使纳米碳酸巧在基体中均匀分散，避免发生团聚现象影响复合体的性能，本 技术选用硬脂酸处理的纳米活性碳酸巧，同时为了提高纳米碳酸巧与聚合物基体之间 的分散性和粘结力使用铁酸醋偶联剂对纳米碳酸巧进行表面改性，改善其与基体的相容 性。 -种传感型±工格栅结构，包括由添加了导电填料的聚合物构成的主肋和辅肋， 所述主肋和辅肋在结点处连接，所述主肋的直径大于所述辅肋的直径;根据所述聚合物电 阻与变形之间的关系，通过测量所述聚合物的电阻值，获取±工格栅结构的变形值。 本技术利用了导电高分子复合材料的拉敏效应，通过检测格栅自身的电阻变 化即可方便的获取格栅及加固体的变形信息，无需外部传感器及其他设备的植入，从而避 免了对加固体的扰动和传感器本身耐久性不足现象的发生，适用于全寿命周期内±工结构 的变形监测及安全预警。 所述主肋沿纵向平行布置，所述主肋上设有连续的凸起，所述凸起沿所述主肋的 表面折线型布置。 所述结点上设有凸起，所述凸起沿所述结点的对角线线型布置。 所述凸起沿所述主肋的表面呈波浪型布置。 设置凸起可W增大格栅与加固体之间的接触面积，W增大摩擦力，防止格栅在外 力施加的作用下由于摩擦不足而与加固体发生相对滑动的现象。 所述凸起的高度为2-4mm。 所述辅肋沿斜向与所述主肋交叉连接。 所述辅肋与所述辅肋垂直连接。 本技术的有益效果是： 本技术提出了一种添加碳纳米管、超导炭黑、纳米碳酸巧的高强度、高摩阻的 传感型±工格栅的制作方法，该类型±工格栅既克服了传统±工格栅自身强度不够的问 题，又利用了导电高分子复合材料的拉敏效应，通过检测格栅自身的电阻变化即可方便的 获取格栅及加固体的变形信息，无需外部传感器及其他设备的植入，从而避免了对加固体 的扰动和传感器本身耐久性不足现象的发生，适用于全寿命周期内±工结构的变形监测及 安全预警。针对现有±工格栅与加固体的摩阻力不足，格栅在加固体中滑动现象的发生，本 技术重新对格栅的外形特征进行了改进，增大了格栅与加固体之间的接触摩擦。本实 用新型使用了大量价格低廉的无机非金属材料，提高格栅性能的同时降低了生产成本，经 济可行性高，有着极其广阔的应用前景。【附图说明】 图1是聚合物渗滤现象示意图； 图2是格栅网型图； 图3是主肋与结点示意图； 图4是归一化电阻率随应变的变化关系拟合曲线； 图中：1、主肋;2、辅肋;3、结点;4、主肋凸起;5、结点凸起。【具体实施方式】下面将结合附图对本技术进行详细说明。 原理； (1)填充复合型导电高分子材料是应用最广泛的导电复合材料，它是在基体聚合 物中加入碳纳米管、超导炭黑、碳纤维、石墨等导电填料复合而成。作为导电高分子材料的 填料，碳纳米管是一种碳的新型结构物质，具有异常优良的力学、电学和化学性能，并随着 碳纳米管研究的深入，其应用前景不断地展现出来;超导炭黑具有低电阻或高电阻性能，能 赋予制品导电作用，其特点为粒径小，比表面积大且粗糖等。然而，单独向基体聚合物中添 加碳纳米管或超导炭黑时，通常需要添加较多的碳纳米管或超导炭黑才能获得理想的导电 性，导致添加较多的碳纳米管时复合材料的制造成本很高，经济可行性较低;添加较大含量 的炭黑时复合材料的综合强度较低，力学性能较差。因此，本技术同时使用了碳纳米管 和超导炭黑作为导电填料，W碳纳米管导电为主，超导炭黑为辅，同时向基体中添加适量的 无机粒子纳米碳酸巧。纳米碳酸巧在复合材料中首先通过体积排除效应，促进碳纳米管之 间更加容易的相互搭接，从而提高了复合材料的导电性能，同时还能通过无机固体颗粒与 基体界面脱粘从而引发颗粒周围基体发生剧烈塑性形变耗散能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感型土工格栅结构，其特征在于：包括由添加了导电填料的聚合物构成的主肋和辅肋，所述主肋和辅肋在结点处连接，所述主肋的直径大于所述辅肋的直径；根据所述聚合物电阻与变形之间的关系，通过测量所述聚合物的电阻值，获取土工格栅结构的变形值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯飞，崔新壮，刘泽群，金青，黄丹，张炯，汤潍泽，楼俊杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37