【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，特别涉及一种基于智能水泥基材料的传感监测系统及使用方法。
技术介绍
1、通常情况下，为了对路面的交通进行监察，往往采取将光纤、压电陶瓷、金属等传感器预埋入路基中进行。预埋的传感器与路基中的混凝土直接接触。然而，考虑到路基的材料和力学性能，在混凝土中埋入的传感器较易引起应力集中而降低路面材料性能。可见，在路基中预埋普通传感器的做法，可能影响路面的使用效果。
2、因此，亟需提供一种基于智能水泥基材料的传感监测系统及使用方法，以降低预埋传感器对路面材料性能造成的影响。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于智能水泥基材料的传感监测系统及使用方法，利用水热合成以及化学接枝等方法将cnt(碳纳米管)接枝在cf(碳纤维)表面，并制备cnt接枝cf智能水泥基材料(cnt-cf/智能水泥基材料)，以提高水泥基材料压敏特性，暨电阻率与外界荷载响应关系的线性度以及信噪比。在此基础上，建立交通流量传感监测系统，可用于建筑工程现场、市政公路等交通监测。
2、为解决以上技术问题，本专利技术包括如下技术方案：
3、一种基于智能水泥基材料的传感监测系统，包括不锈钢网电极、电阻测试仪、cnt-cf/智能水泥基材料传感器、数据传输单元dtu以及中央服务器，所述不锈钢网电极作为电极与所述电阻测试仪连接，所述cnt-cf/智能水泥基材料传感器预埋于路基中，所述数据传输单元dtu以4g或5g信号发射至中央服务器。
4、本专利技术还提供了基于智能水泥
5、步骤s1、将cnt-cf/智能水泥基材料装入70mm×70mm×70mm的三联模模具中，轻振一定次数至密实抹平；将两片同样尺寸的不锈钢网电极按一定间距地插入水泥磨具中，轻振后放入标准养护箱养护24h后拆模自然养护，制得cnt-cf/智能水泥基材料传感器；
6、步骤s2、用导线将不锈钢网电极连接到电阻测试仪上，并将cnt-cf/智能水泥基材料传感器预埋至路基中；
7、步骤s3、利用电阻测试仪测得电阻数据，并通过数据传输单元dtu以4g或5g信号发射至中央服务器，构成传感监测系统：
8、步骤s4、当规定路段的路面有汽车通过时，路面荷载传递给cnt-cf/智能水泥基材料传感器，cnt-cf/智能水泥基材料传感器电阻率随荷载增大而减小；当车通过后，卸载时，电阻率增大，电阻率相对变化与路面荷载之间具有明显的对应关系；中央服务器根据电阻脉冲波峰数量统计出一定时间段规定路段的交通流量。
9、进一步地，所述cnt-cf/智能水泥基材料的制备过程如下：
10、第一步，制备已接枝cnt的改性cf：首先，将cnt加入高温高压反应釜内釜中，并称取表面活性剂dmf加入到反应釜中；然后，将反应釜中的溶液用超声分散仪超声分散1h；接着，将cf加入反应釜，在600w连续脉冲超声波条件下超声分散15min；接着，将反应釜放入180℃真空干燥箱中加热反应48h，并将cf取出在乙醇中超声15min，形成已接枝cnt的改性cf溶液；接着，将所述已接枝cnt的改性cf溶液抽滤后用去离子水反复清洗，去除表面残余的cnt和乙二胺溶液；最后将清洗完的已接枝cnt的改性cf放入真空干燥箱中在80℃下烘干24h，放于干燥处备用；
11、第二步，制备cf分散液：首先，采用甲基纤维素作为改性cf的分散剂，甲基纤维素与cf的质量比为1:1；将甲基纤维素溶于水中，不断搅拌，然后加入所述第一步制备的已接枝cnt的改性cf，放在磁力搅拌器中搅拌15min，形成cf分散液，并装入广口瓶中置于阴凉处保存待用；
12、第三步，首先，称取水泥、消泡剂，其中消泡剂质量是水泥质量的0.13％，试验水灰比采用0.4，cf质量为水泥质量的0.2％；然后，用湿抹布将搅拌锅和搅拌器润湿；接着，将水泥倒入搅拌锅中；接着，将所述第二步制备的cf分散液倒入搅拌搅拌锅中，按照先慢速搅拌2min，停15s，再快速搅拌2min的方式进行搅拌，最后，制得cnt-cf/智能水泥基材料。
13、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
14、本专利技术提供一种基于智能水泥基材料的传感监测系统及使用方法，通过在水泥基材料中掺入碳纳米管、碳纤维等导电组分而制备具备压敏性的智能混凝土作为传感器。智能混凝土传感器在外力作用下电阻率降低，外力消失后电阻率又恢复到原值；且整个过程又是可逆的。基于此，利用智能混凝土作为传感器压敏特性，将其植入混凝土中也可以监测混凝土结构内部应力应变情况，为水泥基材料作为应力传感器在交通工程车流检测等领域工程应用提供新的方法。也就是说，利用水热合成以及化学接枝等方法将cnt(碳纳米管)接枝在cf(碳纤维)表面，并制备cnt接枝cf智能水泥基材料(cnt-cf/智能水泥基材料)，以提高水泥基材料压敏特性，暨电阻率与外界荷载响应关系的线性度以及信噪比。在此基础上，建立交通流量传感监测系统，可用于建筑工程现场、市政公路等交通监测。
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1.一种基于智能水泥基材料的传感监测系统，其特征在于，包括不锈钢网电极、电阻测试仪、CNT-CF/智能水泥基材料传感器、数据传输单元DTU以及中央服务器，所述不锈钢网电极作为电极与所述电阻测试仪连接，所述CNT-CF/智能水泥基材料传感器预埋于路基中，所述数据传输单元DTU以4G或5G信号发射至中央服务器。
2.一种基于智能水泥基材料的传感系统的使用方法，其特征在于，提供权利要求1所述的基于智能水泥基材料的传感监测系统备用，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述CNT-CF/智能水泥基材料的制备过程如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于智能水泥基材料的传感监测系统，其特征在于，包括不锈钢网电极、电阻测试仪、cnt-cf/智能水泥基材料传感器、数据传输单元dtu以及中央服务器，所述不锈钢网电极作为电极与所述电阻测试仪连接，所述cnt-cf/智能水泥基材料传感器预埋于路基中，所述数据传输单元dtu以4g...
【专利技术属性】
技术研发人员：左俊卿，房霆宸，曹闻杰，舒佳英，王佳伟，陈渊鸿，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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