[发明专利]一种传感型土工格栅材料及其结构

说明书

本发明涉及一种传感型土工格栅材料及其结构，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，所述聚合物基体为高密度聚乙烯基体，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％。本发明提出了一种高强度、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。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种传感型土工格栅材料及其结构。

背景技术

土工格栅产生以来，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。土工格栅作为一种常用的土工加筋材料，是用聚丙烯、聚氯乙烯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三维立体网格屏栅，多用于加筋土路基工程、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，工程对土工格栅性能及功能的要求也越来越高。然而目前，土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，导致土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，现有的土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。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种传感型土工格栅材料及其结构。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种传感型土工格栅材料，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。

本发明提出了一种添加碳纳米管、超导炭黑的传感型土工格栅材料。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，比表面积大且粗糙等。添加了碳纳米管和超导炭黑的土工格栅，可以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土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烯基体，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％。

选用高密度聚乙烯为聚合物基体，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掺加到高密度聚乙烯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这种比例下，经济成本较低，而且可以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，可以获得高强度高摩阻的土工格栅材料。

所述导电填料中添加纳米活性碳酸钙，所述纳米活性碳酸钙占原料总质量的10％-30％。