Zależność pomiędzy oporem elektrycznym a odkształceniem przy ściskaniu kompozytów cementowych zbrojonych włóknami stalowymi

• Autorzy: Teomete E. , Kocyigit O. I.

Warianty tytułu

EN

Electrical resistance – compressive strain relationship of steel fiber reinforced cement composites

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Inteligentne materiały konstrukcyjne umożliwiają kontrolę stanu konstrukcji betonowych przy stosunkowo małych kosztach, zapewniając dużą czułość. W pracy przygotowano kompozyty cementowe zbrojone włóknami stalowymi, a ich badania wykazały, że opór elektryczny próbek betonowych rośnie z czasem hydratacji. Zbadano właściwości czujnika tensometrycznego złożonego z betonu z włóknami stalowymi, a mianowicie współczynnik czujnika [czułość], liniowość oraz granicę odkształcenia. Współczynnik czujnika w przypadku komercyjnych czujników metalowych wynosi K=2, podczas gdy dla kompozytów cementowych zbrojonych włóknami stalowymi współczynnik ten jest bardzo duży i wynosi K=156. Tak więc, czujniki betonowe są bardziej czułe na odkształcenie niż komercyjne metalowe czujniki tensometryczne. Nawet w przypadku zastosowania powtórnych obciążeń przy znacznych poziomach naprężeń, współczynnik czujnika betonowego pozostaje wysoki, co wskazuje na możliwość ich stosowania jako inteligentnych materiałów konstrukcyjnych.

EN

The smart structural materials are enable to health monitoring of concrete with reduced expenses and high sensitivity. In this study, steel fibre concretes were produced and their examination was showing that their electrical resistance is increasing with the curing age. The measurements possibilities of these sensors, which are gage factor (sensitivity), linearity and strain limit were determined. The gage factor of the commercial metal strain gages is K=2 while gage factor of steel fibre concrete was high, equal K=156. Thus, the steel fibre concretes are much more sensitive to strain than commercial metal strain gages. Even after the repeated loading of concrete samples to considerable stress levels, the gag e factor remains high which shows that the cement composite can be used as a smart structural material.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt cementowy; fibrobeton; włókno stalowe; ściskanie; odkształcenie; opór elektryczny; materiał inteligentny; czujnik tensometryczny

EN

cement composite; fibre reinforced concrete; steel fibre; compression; strain; electrical resistance; smart material; strain gauge

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 20/82, nr 4
• Strony: 244--252
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Teomete E.

• Dokuz Eylul University, Civil Engineering Department, Kaynaklar, Izmir, Turkey

autor

Kocyigit O. I.

• Dokuz Eylul University, The Graduate School of Natural and Applied Sciences, Kaynaklar, Izmir, Turkey

Bibliografia

• 1. F. Reza, G. B. Batson, J.A. Yamamuro, J.S. Lee, Resistance changes during compression of carbon fiber cement composites. J. Mater. Civil Eng., 15, 476-483 (2003).
• 2. D. D. L. Chung, Review functional properties of cement –matrix composites. J. Mater. Sci., 36, 1315-1324 (2001).
• 3. E. Teomete, T. K. Erdem, Cement Based Strain Sensor: A Step to Smart Concrete. Cement Wapno Beton, 78, 78-92 (2011).
• 4. D. D. L. Chung, Self-monitoring structural materials. Mater. Sci. Eng., 22, 57-78 (1998).
• 5. X. Fu, E. Ma, D. D. L. Chung, W. A. Anderson, Self-monitoring in carbon fiber reinforced mortar by reactance measurement. Cem. Concr. Res., 27, 845-852 (1997).
• 6. X. Fu, D. D. L. Chung, Effect of curing age on the self-monitoring behavior of carbon fiber reinforced mortar. Cem. Concr. Res., 27, 1313-1318 (1997).
• 7. M. Chiarello, R. Zinno, Electrical conductivity of self-monitoring CFRC. Cem. Concr. Comp., 27, 463-469 (2005).
• 8. B. Han, X. Guan, J. Ou, Electrode design, measuring method and data acquisition system of carbon fiber cement paste piezoresistive sensors. Sens. and Actuators A, 135, 360-369 (2007).
• 9. F. Reza, Y. A. Yamamuro, G. B. Baston, Electrical resistance change in compact tension specimens of carbon fiber cement composites. Cem. Concr. Comp., 26, 873-881 (2004).
• 10. B. Chen, J. Liu, Damage in carbon fiber –reinforced concrete, monitored by both electrical resistance measurement and acoustic emission analysis, Constr. and Build. Mater., 22, 2196-2201 (2008).
• 11. H. Li, H. Xiao, J. Ou, Effect of compressive strain on electrical resistivity of carbon blackfilled cement –based composites. Cem. Concr. Comp., 28, 824-828 (2006).
• 12. H. Li, H. Xiao, J. Ou, Electrical property of cement-based composites filled with carbon black under long-term wet and loading condition. Comp. Sci. and Tech., 68, 2114-2119 (2008).
• 13. D. D. L. Chung, Cement reinforced with short carbon fibers: a multifunctional material. Composites Part B: Engineering, 31, 511-526 (2000).
• 14. B. Han, K. Zhang, X. Yu, E. Kwon, J. Ou, Nickel particle-based self-sensing pavement for vehicle detection. Measurement, 44, 1645–1650 (2011).
• 15. R. Rianyoi, R. Potong, N. Jaitanong, R. Yimnirun, A. Chaipanich, Dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties of 0-3 barium titanate–Portland cement composites. Appl. Phys. A, 104, 661–666 (2011).
• 16. H. Gong, Y. Zhang, J. Quan, S. Che, Preparation and properties of cement based piezoelectric composites modified by CNTs. Current Applied Physics, 11, 653-656 (2011).
• 17. H. Xiao, H. Li, J. Ou, Modeling of piezoresistivity of carbon black filled cement-based composites under multi-axial strain. Sensors and Actuators A, 160, 87–93 (2010).
• 18. J. Xu, W. Yao, R. Wang, Nonlinear conduction in carbon fiber reinforced cement mortar. Cem. Concr. Comp., 33, 444-448 (2011).
• 19. B. Chen, K. Wu, W. Yao, Conductivity of carbon fiber reinforced cement-based composites. Cem. Concr. Comp., 26, 291–297 (2004).
• 20. S. Vaidya, E. N. Allouche, Strain sensing of carbon fiber reinforced geopolymer concrete, Mat. Struct., 44, 1467–1475 (2011).