Carbon-fiber-reinforced cement-based sensors

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Abstract

The addition of carbon fibers has proved to be one of the most effective ways of improving the electrical conductivity of ordinary cement pastes. This implies that such materials can be used in strain, temperature, and chemical sensing. The present study was aimed at the development of such sensors. Inexpensive, petroleum-pitch-based, mesophase, high-modulus carbon fibers were used throughout. It was seen that materials with high conductivity could be obtained by reinforcing hydrated cement paste with carbon fibers. Electronic conduction was seen as the dominant mode over electrolytic conduction. Compared with strain, the influence of temperature on the electrical resistivity was found to be insignificant, implying a lack of need for temperature correction. Results also indicate that these sensors can be excellent crack detectors.

L'ajout de fibres de carbone s'est avéré l'un des moyens les plus efficaces d'améliorer la conductivité électrique de pâtes de ciment ordinaire. Cela signifie qu'un tel matériau peut être utilisé pour la détection des contraintes, de la température et des propriétés chimique. La présente étude cible le développement de tels capteurs. Des fibres de carbone peu dispendieuses, à base de brai de pétrole, à phase mésomorphe et à module élevé de fibres ont été utilisées. Il a été remarqué que des matériaux à haute conductivité pourraient être obtenus en renforçant la pâte de ciment hydraté par des fibres de carbone. La conduction électronique était le mode dominant par rapport à la conduction électrolytique. Par rapport à celle des contraintes, l'influence de la température sur la résistivité électrique est négligeable, ce qui laisse entendre qu'une correction de température n'est pas nécessaire. Les résultats indiquent également que ces capteurs peuvent être d'excellents détecteurs de fissures. Mots-clés: composites à base de ciment renforcés de fibres de carbone, surveillance de l'état des structures, capteur, résistivité électrique, déformation due à la compression, température, taux d'humidité, concentration en chlorure, fraction de fibres par volume, rapport eau–ciment, fissuration.[Traduit par la Rédaction]

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