本實(shí)用新型涉及一種工程結(jié)構(gòu)無(wú)線監(jiān)測(cè)用氧化石墨烯增強(qiáng)碳納米管覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器。

背景技術(shù)：

處于暴露環(huán)境中的混凝土交通橋梁、路面、建筑物、大型基礎(chǔ)和人行道等易受到重復(fù)碾壓荷載與長(zhǎng)期磨損剝蝕為主要致?lián)p因素的損壞，且這種損壞還可能隨著更多、更大重型車輛或更大有效承載運(yùn)輸工具的使用而加劇和更頻繁地發(fā)生。因此，將水泥(混凝土)基材中摻加各類導(dǎo)電/壓電填料，諸如炭黑、碳纖維、鎳粉、碳納米管(CNT)、石墨烯納米片(GnP)、鋯鈦酸鉛(PZT)、聚偏氟二乙烯(PVDF)等，進(jìn)而制成壓阻、壓電、壓阻/壓電復(fù)合型傳感器，并有效提升這些傳感器的抗裂韌性、耐磨蝕性及與結(jié)構(gòu)體系的兼容性。與此同時(shí)，利用這些本征傳感器的電學(xué)性能(電壓、電流、電阻率、電容、阻抗等)隨所受應(yīng)力、應(yīng)變信號(hào)的變化而變化的智能特性，并通過(guò)外粘、內(nèi)嵌等工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些交通結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行實(shí)時(shí)、在位的智能檢測(cè)、監(jiān)測(cè)就顯得極為重要。

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN106007553A、CN105268339A分別首次公開(kāi)了一種先將CNT均勻分散于聚乙烯醇膠體、納米硅膠中，之后將制備的CNT/聚乙烯醇預(yù)聚合溶液、CNT/納米硅膠溶液作為復(fù)合改性劑摻入到水泥砂漿中，有效阻止CNT產(chǎn)生團(tuán)聚，并充分發(fā)揮CNT、聚乙烯醇或納米硅膠在水泥基材料中的韌性及耐久性增強(qiáng)效果，并且能夠通過(guò)內(nèi)部電阻變化反映出基材內(nèi)部應(yīng)力變化。國(guó)際專利ZL200980125145.1用水泥熟料作為錨固過(guò)渡金屬的納米顆粒的基底允許在水泥熟料顆粒和晶粒上連續(xù)、大規(guī)模合成產(chǎn)生CNT，進(jìn)而形成后續(xù)CNT/水泥熟料復(fù)合物及結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN106277876A公開(kāi)了采用原位聚合法在CNT表面負(fù)載具有良好導(dǎo)電及親水性能的聚吡咯導(dǎo)電高分子，并將其作為導(dǎo)電填料添加到水泥基體中，制成了具有良好導(dǎo)電性能、自感知性能和力學(xué)性能的水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料。

盡管上述專利中通過(guò)不同工藝將CNT導(dǎo)電改性劑添加到水泥或砂漿基體中，對(duì)增強(qiáng)水泥復(fù)合材料有著不同的優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的作用，但它們?cè)O(shè)計(jì)和制備的方法基本還是一樣的。具體方法就是在混合過(guò)程中分散導(dǎo)電填料，要么是在干燥的環(huán)境下將導(dǎo)電填料和其他組分混合，要么是先混合添加劑(聚乙烯醇、納米硅膠)然后添加到混合物中。對(duì)于這兩種方法，導(dǎo)電填料(CNT)集聚、改性劑材料的均勻性以及混合體系稠度都很難被控制或者保證。此外，還不能實(shí)現(xiàn)傳感材料的大規(guī)模制備工藝，生產(chǎn)成本很難降下來(lái)，這將極大地限制其在量大面廣的建筑結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測(cè)、交通智能監(jiān)測(cè)、室內(nèi)取暖與戶外融雪化冰等技術(shù)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為克服上述缺陷，提供一種新的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器，包括GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土、天線基片、平面天線和封裝層，所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土內(nèi)嵌網(wǎng)狀對(duì)電極，并接入分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，所述天線基片及平面天線分別粘貼在GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土塊或片體兩平行對(duì)面，并接入無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備，所述封裝層噴涂在GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土四周。

優(yōu)選地，所述分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)涵蓋微處理器、總線接口、通信接口和數(shù)據(jù)采集板。

優(yōu)選地，用航空插頭將網(wǎng)狀對(duì)電極接入分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述天線基片及平面天線分別用導(dǎo)電銀漿粘貼。

優(yōu)選地，所述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備涵蓋矢量分析儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及解調(diào)器。

優(yōu)選地，所述封裝層用聚醚噴劑噴成。

所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器的制備方法，包括如下步驟：

模壓成型GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土塊或片，烘干后用航空插頭將GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土內(nèi)嵌對(duì)電極接入涵蓋微處理器、總線接口、通信接口、數(shù)據(jù)采集板的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；并在智能混凝土塊或片體兩平行對(duì)面分別用導(dǎo)電銀漿粘貼天線基片及平面天線，然后接入涵蓋矢量分析儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及解調(diào)器的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的通信傳輸；之后在智能混凝土四周用聚醚噴劑噴成一絕緣、絕濕的封裝薄層，其組合聚合物乳液防水效能共同形成密實(shí)封裝層。

所述自帶平面天線的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與通信，這種自帶天線傳感器形狀可以是混凝土粗骨料塊體、也可以是壓實(shí)的圓薄片狀；傳感器的大小可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整。

其中，所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土，包括具有以下質(zhì)量份數(shù)的各組分：

0.00001～0.001份GO粉劑、0～0.005份相應(yīng)GO分散劑或直接含有0.00001～0.001份GO的分散液，0.00005～0.05份CNT粉劑、0.0001～0.05份相應(yīng)CNT分散劑或直接含有0.00005～0.05份CNT的分散液，0～0.15份礦物摻合料，1.5～3份山砂，0～0.02份高效減水劑，0～0.15份有機(jī)溶劑，0.05～0.5份聚合物乳液，0.25～0.5份水和1份水泥。

所述CNT粉劑為純CNT、羧基化CNT、氨基化CNT或磺酸基化CNT；CNT分散液為CNT水分散液、CNT醇分散液、CNT-二甲基甲酰胺分散液或CNT酯分散液。

優(yōu)選的，所述CNT類型為單壁CNT或多壁CNT，直徑1-50 nm，長(zhǎng)度2-50μm。

所述GO粉劑或GO分散液可由Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法或改進(jìn)Hummers法合成或購(gòu)買。

所述GO分散劑為聚羧酸類高效減水劑、高分子類阿拉伯樹(shù)膠、非離子型壬基酚聚氧乙烯醚其中的一種或幾種組合；所述CNT分散劑為陰離子型十二烷基苯磺酸鈉、聚對(duì)苯乙烯磺酸鈉、聚羧酸類高效減水劑、陽(yáng)離子型十六烷基三甲基溴化銨、非離子型壬基酚聚氧乙烯醚、高分子類阿拉伯樹(shù)膠、生物類脫氧膽酸鈉其中的一種或幾種組合。優(yōu)選地，GO及CNT分散劑選同一種或幾種組合。

所述山砂為壓碎花崗巖而制成的山砂，最大粒徑、最小粒徑分別為2.36mm、0.15 mm，細(xì)度模數(shù)在1.5-2.2之間。

所述水泥為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種。

所述高效減水劑為聚羧酸類、萘系磺酸鹽類、氨基磺酸鹽類、密胺樹(shù)脂類、脂肪族類高效減水劑中的一種或幾種組合。

所述有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、氯仿中的一種。

所述聚合物乳液為含有一定電解質(zhì)的聚丙烯酸酯乳液、聚苯丙乳液、VAE可再分散膠乳、水性聚苯胺乳液中的一種。

所述礦物摻合料為粉煤灰、超細(xì)礦粉、硅粉、納米CaCO₃、納米SiO₂中的一種。

所述水為普通自來(lái)水、蒸餾水中的一種。其中要特別指出的是，用于分散CNT、GO的水與CNT分散液、GO分散液中的水是同一類的蒸餾水。

所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土的制備方法，包括如下步驟：

(1)CNT覆膜砂的制備

第一步：將有機(jī)溶劑加到CNT分散液中，再與聚合物乳液混合，形成油墨狀CNT粘稠分散液；其中，所述CNT分散液是將CNT粉劑加入溶有CNT分散劑的水中通過(guò)超聲分散法獲得，或直接購(gòu)買即可。

第二步：將干燥的山砂鋪平，放置備用；值得一提的是，山砂被散開(kāi)成薄薄的一層，且厚度不超過(guò)6mm。

第三步：將油墨狀CNT噴涂至砂層表面，經(jīng)風(fēng)干、干燥形成CNT覆膜砂。

(2)GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土的制備

第一步：將GO粉劑、GO分散劑或直接購(gòu)買的GO分散液加入溶有高效減水劑的部分水中，通過(guò)超聲分散法或高速剪切法制得GO/高效減水劑分散液備用；

第二步：將水泥、礦物摻合料(若需要的話)及依據(jù)水膠比確定的剩余水依次加入膠砂攪拌鍋內(nèi)混勻；

第三步：依次加入CNT覆膜砂、GO/高效減水劑分散液，攪勻；

第四步：分批裝入預(yù)先放置有網(wǎng)狀對(duì)電極的模具中，振搗密實(shí)、抹平，澆注或壓實(shí)成型。

澆注或壓實(shí)成型之后還包括以下步驟：覆蓋塑料薄膜，并在室溫、密封環(huán)境中放置3-24小時(shí)，然后將GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土試件脫模，浸在石灰水溶液中養(yǎng)護(hù)固化至預(yù)定齡期。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)異技術(shù)效果：

本實(shí)用新型首先通過(guò)組合超聲處理分散、表面活性劑分散工藝將CNT粉劑制成相應(yīng)CNT水性分散液，接著先后混合到有機(jī)溶劑、聚合物防水乳液中，形成水包油油墨狀CNT分散液；通過(guò)噴射覆膜技術(shù)，聚合物乳液固化膜的橋聯(lián)膠結(jié)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)CNT與山砂擁有良好的空間分布與界面黏結(jié)能力。之后，將同樣經(jīng)超聲波處理、表面活性劑分散工藝將GO分散好后，與CNT覆膜砂一起混雜到水泥膠砂形成致密網(wǎng)狀膠結(jié)結(jié)構(gòu)，從而在有效保障GO增強(qiáng)CNT覆膜砂智能混凝土的電學(xué)傳感特性的同時(shí)，大幅度提高了其力學(xué)韌性與動(dòng)態(tài)阻尼減振性能。

本實(shí)用新型所述自帶天線GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器具有與混凝土基體兼容性強(qiáng)、耐久性佳、力學(xué)韌性高，機(jī)電傳感靈敏度高、線性度好等諸多優(yōu)點(diǎn)，相應(yīng)傳感器可安置在支座與支撐的路/橋面單元之間或嵌于路/橋面單元內(nèi)。與此同時(shí)，該覆膜砂智能混凝土傳感器可實(shí)現(xiàn)工廠規(guī)?；a(chǎn)，流水線前后工序相互獨(dú)立，在各類工程結(jié)構(gòu)無(wú)線原位監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有卓越的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的自帶天線傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中所示附圖標(biāo)記為：1.GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土；2.對(duì)電極；3.天線基片；4.平面天線；5.封裝層。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)用新型所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土無(wú)線傳感器，包括GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土1、天線基片3、平面天線4和封裝層5，所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土1內(nèi)嵌網(wǎng)狀對(duì)電極2，并用航空插頭接入涵蓋微處理器、總線接口、通信接口和數(shù)據(jù)采集板的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，所述天線基片3及平面天線4分別用導(dǎo)電銀漿粘貼在GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土1塊或片體兩平行對(duì)面，并接入涵蓋矢量分析儀、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及解調(diào)器的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備，所述封裝層5用聚醚噴劑噴涂在GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土1四周。

其中，所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土的制備步驟如下：

(1)CNT覆膜砂的制備

第1步：1g直徑20-40nm、長(zhǎng)度5-15μm的CNT粉體添加到總量為300mL的質(zhì)量濃度為2wt％聚苯乙烯磺酸鈉溶液中，然后以每秒90W的超聲能量處理1小時(shí)，超聲處理工藝是每超聲10s間隔1s；之后在制得的CNT分散液或直接購(gòu)買的CNT分散液中添加50mL的N-甲基吡咯烷酮溶劑；接下來(lái)添加30mL的聚苯丙乳膠溶液，最終形成油墨狀CNT粘稠分散液；

第2步：經(jīng)真空干燥箱中干燥24小時(shí)、細(xì)度模數(shù)為2.0的花崗巖山砂被鋪平成厚度為6mm的薄薄一層；

第3步：將CNT油墨狀液裝填到噴槍罐內(nèi)，調(diào)節(jié)W-71型噴槍與KY-V型空氣壓縮機(jī)連接的壓力表的壓力0.5MPa，用噴嘴在遠(yuǎn)離砂層30cm的地方橫掃，將CNT油墨狀液噴到砂的幾乎任何表面；當(dāng)一層噴涂完畢，山砂在原地適當(dāng)?shù)挠盟芰闲ㄗ踊旌弦员┞稕](méi)有被噴涂CNT油墨狀液涂覆的山砂。此過(guò)程重復(fù)三次。之后，覆膜砂被留下來(lái)風(fēng)干1小時(shí)，然后在真空干燥箱中50℃下再干燥30分鐘，形成CNT覆膜砂備用。

(2)GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土的制備

第1步：設(shè)定水膠比為0.4，將0.1g含氧量41-50％的GO粉體、0.05g聚羧酸類高效減水劑(GO分散劑)加入溶有5g聚羧酸高效減水劑占總量3/4的水中，然后以每秒90W的超聲能量處理15分鐘，超聲處理工藝是每超聲10s間隔1s，形成GO/減水劑分散液；

第2步：將500g硅酸鹽水泥及剩余水依次加入JJ-5型膠砂攪拌鍋內(nèi)，先用低速檔(60 rpm)混合30s；

第3步：先加入CNT覆膜砂，然后中速檔(120rpm)攪拌3min，再加入GO/減水劑分散液，低速檔(60rpm)攪拌1min；

第4步：分2批裝入預(yù)先放置有網(wǎng)狀對(duì)電極的高度20mm、直徑40mm的圓柱體模具中，其中對(duì)電極間距為10mm，依次振搗10s、50s、抹平，澆注成型GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土；之后覆蓋塑料薄膜，并在室溫、密封環(huán)境中放置24小時(shí)。最后，GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土試件脫模，浸在濃度1％的石灰水溶液中養(yǎng)護(hù)固化至28d齡期。

將上述所制得GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土在60±3℃烘干，并將其網(wǎng)狀對(duì)電極用航空插頭接入涵蓋微處理器、總線接口、通信接口、數(shù)據(jù)采集板的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；并在智能混凝土塊或片體兩平行對(duì)面經(jīng)拋光后用導(dǎo)電銀漿粘貼Rogers公司R04003型微帶天線(工作頻率為2.45GHz、相對(duì)介電常數(shù)ε_r＝3.38、層厚為5mm)，并通過(guò)天線回波損耗及電壓駐波比掃頻結(jié)果優(yōu)化相應(yīng)天線微帶貼片尺寸及同軸線饋點(diǎn)位置，使該平面天線擁有良好的無(wú)線通信及數(shù)據(jù)傳輸效果，并與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備連接。最后在外表面用聚醚噴劑噴成絕緣、絕濕的封裝層，最終形成自帶平面天線GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器。該傳感器的規(guī)格可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求調(diào)整。

用紫外-可見(jiàn)光分光光度儀、離心分層法、溶液電導(dǎo)率法等表征方法確定油墨狀CNT粘稠分散液、GO分散液中CNT、GO均勻分散與穩(wěn)定狀態(tài)；CNT、GO分散液稀釋1k倍分別后在240nm、210nm波長(zhǎng)處的吸光度為0.376、0.418；CNT、GO分散液5000rpm轉(zhuǎn)速下50min、90min后開(kāi)始分層，電導(dǎo)率為12.36S/cm、0.0052S/cm。用電動(dòng)跳桌測(cè)試GO增強(qiáng)CNT覆膜砂漿的流動(dòng)度為145mm，用膠砂凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀測(cè)其初始、終止凝結(jié)時(shí)間分別為160min、340min。這也表明，CNT、GO的引入降低了相應(yīng)GO增強(qiáng)CNT覆膜砂漿流動(dòng)度，但對(duì)漿料凝結(jié)時(shí)間基本沒(méi)有影響。用萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器對(duì)應(yīng)膠砂試塊28d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為14.54MPa、68.2MPa；用切口三點(diǎn)彎曲法測(cè)其斷裂韌性K_IC為12.51 MPa.m^1/2，用落錘法測(cè)其沖擊韌性，初裂次數(shù)、終裂次數(shù)分別為12次、20次。分別用數(shù)字萬(wàn)用表、LCR數(shù)字電橋連接網(wǎng)狀對(duì)電極，測(cè)試經(jīng)養(yǎng)護(hù)、烘干、封裝后的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器的電阻率、10kHz頻率下交流阻抗值、10kHz頻率下并聯(lián)電容值分別為23.5kΩ·cm、6.27kΩ、75.9nF。在萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)下，結(jié)合所連接的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)采集技術(shù)測(cè)得該傳感器在混凝土結(jié)構(gòu)頻遇循環(huán)荷載范圍內(nèi)(0-30MPa)該傳感器的電阻率、交流阻抗、交流電容變化率分別為41.2％、26.8％、13.7％，相應(yīng)傳感器對(duì)應(yīng)力/應(yīng)變感知線性度分別為3.83％、2.72％、3.19％。用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信設(shè)備中的矢量分析儀測(cè)試該傳感器上的R04003型天線諧振頻率、發(fā)射功率及頻率誤差分別為2.45GHz、18dBm、22ppm，有效實(shí)現(xiàn)在ZigBee、WIFI或RF無(wú)線頻段通訊功能。

再結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的環(huán)境因素引起的噪聲信號(hào)剔除技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)各種靜/動(dòng)態(tài)荷載(包括周期循環(huán)、脈沖、隨機(jī)荷載形式)，如高速公路、跨江(海)大橋上快速行駛車輛的車型識(shí)別、車速、車流量及相應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形的檢測(cè)等。

實(shí)施例2

所述GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土的制備過(guò)程及結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。不同的是：

CNT、GO所用分散劑均為阿拉伯樹(shù)膠，所用的高效減水劑是萘系磺酸鹽類FDN；所用有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺；所用的聚合物乳液是聚苯丙乳液；所述水泥為普通硅酸鹽水泥；所述礦物摻合料為I級(jí)粉煤灰，摻量為水泥的8％。GO分散液是在高速剪切乳化工藝(剪切轉(zhuǎn)速5000-5500 rpm，持時(shí)5-30min)與水泥漿體復(fù)合的；相應(yīng)GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土是采用模壓工藝(壓力15MPa、保壓15-90min)制備成型的。

用紫外-可見(jiàn)光分光光度儀、離心分層法、溶液電導(dǎo)率法等表征方法確定CNT、GO粘稠分散液中CNT、GO均勻分散與穩(wěn)定狀態(tài)；CNT、GO分散液分別稀釋1k倍后240nm、210nm波長(zhǎng)處的吸光度為0.513、0.793；CNT、GO分散液5000rpm轉(zhuǎn)速下分別在60min、70min后開(kāi)始分層，電導(dǎo)率分別為5.79S/cm、0.0097S/cm。用萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器對(duì)應(yīng)膠砂試塊28d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為14.48MPa、73.5MPa；用切口三點(diǎn)彎曲法測(cè)其斷裂韌性K_IC為12.39 MPa.m^1/2，用落錘法測(cè)其沖擊韌性，初裂次數(shù)、終裂次數(shù)分別為14次、21次。分別用數(shù)字萬(wàn)用表、LCR數(shù)字電橋連接網(wǎng)狀對(duì)電極，測(cè)試經(jīng)養(yǎng)護(hù)、烘干、封裝后的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器的電阻率、10kHz頻率下交流阻抗值、10kHz頻率下并聯(lián)電容值分別為9.59kΩ·cm、1.34kΩ、102.9nF。在萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)下，結(jié)合所連接的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)采集技術(shù)測(cè)得該傳感器在混凝土結(jié)構(gòu)頻遇循環(huán)荷載范圍內(nèi)(0-30MPa)該傳感器的電阻率、交流阻抗、交流電容變化率分別為93.7％、55.8％、23.6％，相應(yīng)傳感器對(duì)應(yīng)力/應(yīng)變感知線性度分別為4.13％、3.56％、3.82％。

實(shí)施例3

GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土制備過(guò)程及結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。不同的是：所用的是直徑1-2nm、長(zhǎng)度2-8μm的單壁CNT粉體，濃度為4mg/mL、含氧量41-50％的GO分散液；所用CNT分散劑為陰離子型十二烷基苯磺酸鈉與非離子型壬基酚聚氧乙烯醚3:1組合，總濃度為溶液的2％；所用的高效減水劑是對(duì)氨基苯磺酸鹽類減水劑；所用有機(jī)溶劑為乙酸乙酯；所用的聚合物乳液是水性聚苯胺乳液；所述水泥為硫鋁酸鹽水泥；所述礦物摻合料為105級(jí)超細(xì)礦粉，摻量為水泥的5％。

用紫外-可見(jiàn)光分光光度儀、離心分層法、溶液電導(dǎo)率法等表征方法確定CNT、GO分散液中CNT、GO均勻分散與穩(wěn)定狀態(tài)；CNT、GO分散液分別稀釋1k倍后240nm、210nm波長(zhǎng)處的吸光度為0.403、0.526；CNT、GO分散液5000rpm轉(zhuǎn)速下分別在40min、90min后開(kāi)始分層，電導(dǎo)率分別為102.54S/cm、0.0085S/cm。用萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器對(duì)應(yīng)膠砂試塊28d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為13.21MPa、69.6MPa；用切口三點(diǎn)彎曲法測(cè)其斷裂韌性K_IC為11.86 MPa.m^1/2，用落錘法測(cè)其沖擊韌性，初裂次數(shù)、終裂次數(shù)分別為11次、18次。分別用數(shù)字萬(wàn)用表、LCR數(shù)字電橋連接網(wǎng)狀對(duì)電極，測(cè)試經(jīng)養(yǎng)護(hù)、烘干、封裝后的GO增強(qiáng)CNT覆膜砂的智能混凝土傳感器的電阻率、10kHz頻率下交流阻抗值、10kHz頻率下并聯(lián)電容值分別為12.36kΩ·cm、3.25kΩ、86.4nF。在萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)下，結(jié)合所連接的分布式監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)采集技術(shù)測(cè)得該傳感器在混凝土結(jié)構(gòu)頻遇循環(huán)荷載范圍內(nèi)(0-30MPa)該傳感器的電阻率、交流阻抗、交流電容變化率分別為90.8％、63.7％、41.0％，相應(yīng)傳感器對(duì)應(yīng)力/應(yīng)變感知線性度分別為3.16％、2.95％、4.68％。