Inteligentne nawierzchnie drogowe i konstrukcje z nanomateriałami

Kostrzanowska-Siedlarz, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Inteligentne nawierzchnie drogowe i konstrukcje z nanomateriałami

Autorzy

Kostrzanowska-Siedlarz A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Intelligent road surfaces and structures with nanomaterials

Języki publikacji

Abstrakty

Kompozyty cementowe z wypełniaczami funkcyjnymi, jakimi są nanomateriały węglowe (m.in. nanorurki węglowe, nanowłókna węglowe), mają duży potencjał do monitorowania ruchu, ważenia pojazdów w ruchu i detekcji prędkości pojazdów. Piezorezystancyjny charakter wielościennych nanorurek węglowych w kompozytach cementowych wpływa na dobre relacje między naprężeniami ściskającymi a oporem elektrycznym. Dlatego ww. materiały mają również zastosowanie jako integralne czujniki uszkodzenia konstrukcji, np. mostowych. Obok inteligentnych konstrukcji, mających charakter sensora, są prowadzone badania nad inteligentnymi nawierzchniami drogowymi. To nawierzchnie, które poprzez nagrzewanie potrafią zapobiegać tworzeniu się lodu w warunkach zimowych. Czy istnieje taka możliwość? Odpowiedź na to pytanie można znaleźć w artykule, w którym również przedstawiono szereg informacji dotyczących rodzaju używanych nanomateriałów funkcyjnych, budowy układów pomiarowych, sposobów pomiaru oraz przykłady aplikacji w warunkach laboratoryjnych i terenowych.

Cement composites with functional materials such as carbon nanomaterials (e.g. carbon nanotubes, carbon nanofibres) have a great potential for traffic monitoring, vehicle traffic weighing and vehicle speed detection. The piezoresistive nature of multi-wall carbon nanotubes in cement composites influences a good ratio between compressive stress and electrical resistance. Therefore, these materials can be also used as integral sensors of the damage of structures such as bridges. Apart from studies on intelligent structures, having the nature of a sensor, research on intelligent road surfaces is being carried out. These are pavements which, by heating, can prevent the formation of ice in winter conditions. Is it possible? The answer to this question can be found in the article, which also presents a series of information on the type of functional nanomaterials being used, the construction of measuring systems, measurement methods and examples of applications in laboratory and field conditions.

Słowa kluczowe

nawierzchnia drogowa nanomateriały kompozyty cementowe wypełniacze

structural health monitoring (SHM) sensors smart concrete electrical conductive concrete heated pavement system cement nanocomposites carbon nanotubes CNT carbon nanofibers (CNF) nickel powder carbon black

Wydawca

ELAMED Media Group

Czasopismo

Magazyn Autostrady

Rocznik

2017

Tom

Nr 8-9

Strony

30--34

Opis fizyczny

Bibliogr. 25 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Kostrzanowska-Siedlarz A.

Politechnika Śląska

Bibliografia

1. Ding Y., Huang Y., Zhang Y., Jalali S., Aguiar J.B.: Self-monitoring of freeze-thaw damage using triphasic electric conductive concrete. „Construction and Building Materials”, 101/2015, s. 440-446.
2. Ding Y., Chen Z., Han Z., Zhang Y., Pacheco-Torgal F.: Nano carbon black and carbon fiber as conductive materials for the diagnosing of the damage of concrete beam. „Construction and Building Materials,” 43/2013, s. 233-241.
3. Ding Y., Han Z., Zhang Y., Azevedo C.: Hybrid use of steel and carbon fiber-reinforced concrete for monitoring of crack behavior. ECCM15 – 15th European Conference on Composite Materials, Venice, Italy, 24-28 June 2012.
4. Wu S.P., Mo L.T., Shui Z.H., Chen Z.: Investigation of the conductivity of asphalt concrete containing conductive fillers. „Carbon”, 43/2005, s. 1358-1363.
5. Han B.G., Han B.Z., Yu X.: Experimental study on the contribution of the quantum tunneling effect to the improvement of the conductivity and piezoresistivity of a nickel powder-filled cement-based composite. „Smart Mater. Struct.”, 18/2009, s. 7.
6. Sett K.: Characterization and Modeling of Structural and Self- Monitoring Behavior of Fiber-Reinforced Polymer Concrete. Dissertation for the Master of Science in Civil Engineering, USA 2003.
7. Hou T.C., Lynch J.P.: Conductivity-based strain monitoring and damage characterization of fiber-reinforced cementitious structural components. Proceedings of the SPIE, 5765/2005, s. 419-429.
8. Lin V.W.J., Mo L., Lynch J.P., Li V.C.: Mechanical and Electrical Characterization of Self-Sensing Carbon Black ECC. Proceedings of the SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2011, s. 12.
9. Cheng X., Wang S.D., Lu L.C., Huang S.F.: Influence of preparation process on piezo-conductance effect of carbon fiber sulfoaluminate cement composite. „Journal of Composite Materials”, 45 (20)/2011, s. 2033-2037.
10. Kostrzanowska-Siedlarz A.: Nanomodyfikacja betonu. „Magazyn Autostrady”, 11-12/2015, s. 50-56.
11. Kostrzanowska-Siedlarz A.: Nowoczesne kierunki rozwoju technologii betonu. „Magazyn Autostrady”, 4/2017, s. 60-65.
12. Kostrzanowska-Siedlarz A.: Właściwości nanokompozytów cementowych. „Magazyn Autostrady”, 5/2017, s. 91-95.
13. Li H., Xiao H.G., Ou J.P.: Effect of compressive strain on resistance of carbon black filled cement-based composites. „Cement and Concrete Composites”, 28/2006, s. 824-828.
14. Lin V.W.J., Mo L., Lynch J.P., Li V.C.: Mechanical and Electrical Characterization of Self-Sensing Carbon Black ECC. Proceedings of the SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2011, s. 12.
15. Han B.G., Chen W., Ou J.P.: Study on piezoresistivity of cement-based materials with acetylene carbon black. „Acta Mater. Compos. Sinica”, 25 (3)/2008, s. 39-44.
16. Li H., Xiao H.G., Ou J.P.: A study on mechanical and pressure sensitive properties of cement mortar with nanophase materials. „Cement and Concrete Research”, 34 (3)/2004, s. 435-438.
17. Han B., Yu X., Kwon E.: A self-sensing carbon nanotube/cement composite for traffic monitoring. „Nanotechnology”, 20/2009, s. 5.
18. Han B., Ding S., Yu X.: Intrinsic self-sensing concrete and structures: A review. „Measurement”, 59/2015, s. 110-128.
19. Meehan D.G., Wang S.K., Chung D.D.L.: Electrical-resistance-based sensing of impact damage in carbon fiber reinforced cement-based materials. „Journal of Intelligent Material Systems and Structures”, 21 (1)/2010, s. 83-105.
20. Fu X.L., Ma E., Chung D.D.L., Anderson W.A.: Self-monitoring in carbon fiber reinforced mortar by reactance measurement. „Cement and Concrete Research”, 27 (6)/1997, s. 845-852.
21. Zheng L.X.: Study on the Compression Sensibility of Smart Concrete and its Structure. Dissertation for the Master Degree in Science, 2003.
22. D’Alessandro A., Ubertini F., Materazzi A.L.: Self-sensing concrete nanocomposites for smart structures. World Academy of Science, Engineering and Technology, „International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural Engineering”, Vol. 10, 5/2016.
23. Howser R.N., Dhonde H.B., Mo Y.L.: Self-sensing of carbon nanofiber concrete columns subjected to reversed cyclic loading. „Smart Materials and Structures”, 20/2011, s. 13.
24. Klein L.A., Mills M.K., Gibson R.P.: Traffic Detector Handbook, third ed. U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, 2006.
25. Gomis J., Galao O., Gomis V., Zornoza E., Garcés P.: Self-heating and deicing conductive cement. Experimental study and modeling. „Construction and Building Materials”, 75/2015, s. 442-449.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-325567d0-d2ec-4b62-b88d-c296f576a53f