專利名稱：測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種精確測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻或電阻率的方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電水泥基材料，如導(dǎo)電水泥石、導(dǎo)電砂漿、導(dǎo)電混凝土等是通過摻入導(dǎo)電性物質(zhì)(碳纖維、碳黑、鋼纖維、導(dǎo)電聚合物)而制備的新型功能材料。而碳纖維水泥基材料是其中研究和應(yīng)用最為廣泛的導(dǎo)電水泥基材料。導(dǎo)電水泥基材料具有許多獨特的功能，如具有自感應(yīng)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度的功能和熱電效應(yīng)以及具有溫度、變形自調(diào)節(jié)的功能。理想的導(dǎo)電水泥基材料必須具備良好穩(wěn)定的電學(xué)性能。然而由于導(dǎo)電水泥基材料內(nèi)部的導(dǎo)電機制的復(fù)雜性，使得離子導(dǎo)電、電子導(dǎo)電、空穴導(dǎo)電共存，不僅有載流子的漂移，而且還存在隧穿效應(yīng)。因此如何標(biāo)定導(dǎo)電水泥基材料的電阻或電阻率是長期困擾人們的一個技術(shù)難題。
目前國內(nèi)外對導(dǎo)電水泥基材料的體積電阻率測試方法主要有兩極法(直接測試歐姆電阻)和四極法(利用伏安原理測試電阻)。由于水泥材料內(nèi)部存有大量的導(dǎo)電離子，在電場力作用下會發(fā)生定向移動，產(chǎn)生極化效應(yīng)，使用兩極法測量時誤差較大；而普通的四極法測量必須在水泥基材料內(nèi)部預(yù)埋四個電極，其電極位置和尺寸的不同對最后測試結(jié)果有較大的差異(誤差超過10％)，難以精確測量和評定導(dǎo)電水泥基材料的真實電阻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精確測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻或電阻率的方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下一種測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，采用四個電極、利用伏安原理先測出待測樣品電阻，然后根據(jù)電阻率公式測出樣品的電阻率值，具有如下步驟1)、選取待測水泥基材料樣品，并進(jìn)行預(yù)處理；2)、以待測樣品兩個端面作為測試電流接入電極，以樣品中部兩個平行的環(huán)面作為電壓測試電極，通入測試電流；3)、根據(jù)伏安原理測量出電阻值，計算出相應(yīng)的電阻率值。
所述步驟1)中待測樣品為長方體或圓柱體，其預(yù)處理過程包括(1)打磨除去樣品表面的浮漿，用丙酮清洗預(yù)作電極部位，并烘干去除濕氣；(2)在樣品兩個端面和中部兩個環(huán)面涂覆導(dǎo)電銀漿，并再次烘烤、冷卻。
所述銀漿中銀粉的質(zhì)量百分比60％～65％，方電阻小于10mΩ/□/25.4μm。
所述銀漿涂覆完送入烘箱，至到銀漿固化在待測樣品表面，烘箱溫度控制在150℃以下。
待測樣品電極處涂覆的銀漿厚度為0.1mm，其中中部環(huán)面寬度為3mm。
所述步驟2)中通入的測試電流的電流強度不高于10mA。
本方法測試過程中，調(diào)整不同的測試電流分別進(jìn)行3次測量，然后得出平均測試值。
本發(fā)明的積極效果有1)本發(fā)明以待測樣品的整個端面作為電流接入電極，保證了導(dǎo)電水泥基材料內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；以環(huán)面電極作為電壓測試電極，既省卻了普通4電極法需預(yù)埋電極的繁瑣工藝，又消除了普通4電極法電壓測試的片面性，可以全端面，更準(zhǔn)確的測試出樣品電壓電極之間的電壓降。
2)本發(fā)明是一種改進(jìn)的4電極方法，普通的4電極法依賴于電極的尺寸和位置，往往導(dǎo)致測量誤差較大(達(dá)10％)；而本法通過合理設(shè)置電極，獲得的測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、誤差小，其測量的導(dǎo)電水泥基材料的體積電阻率，誤差小于0.5％。
3)本發(fā)明采用導(dǎo)電性能穩(wěn)定、附著力強的導(dǎo)電銀漿作為電極，不僅方便了測量，而且由于銀漿良好的導(dǎo)電性能使得測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，很好滿足了導(dǎo)電水泥基材料質(zhì)量評定要求。


圖1為本發(fā)明所述樣品的形狀、尺寸和測試電極的安裝位置示意圖。
具體實施例方式
實驗室制備碳纖維體積含量分別為0.3％、0.5％、0.8％的正長方體水泥砂漿作為待測樣品，樣品尺寸為40×40×160mm3(當(dāng)然可以選擇圓柱體或者其他長方體形狀的水泥砂漿作為待測樣品，其測試方法完全相同，相應(yīng)的最后所測得的電阻率值也相一致)。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(溫度20±3℃，相對濕度大于95％)下養(yǎng)護(hù)28天后取出，在室溫環(huán)境下靜置4小時。
在距樣品兩端面約50mm處標(biāo)出設(shè)置環(huán)面電壓測試電極的位置；用砂紙打磨樣品的兩個端面和環(huán)面電壓測試電極部位，打磨深度約2mm，然后以丙酮洗凈，置于80℃烘箱內(nèi)，烘烤20分鐘，取出冷卻至室溫后，開始制作環(huán)面電壓測試電極和端面電流接入電極。如圖1所示，兩個端面涂覆厚度約0.1mm的導(dǎo)電銀漿，形成端面的電流接入電極；兩個中部環(huán)面電壓測試電極處涂覆寬約3mm，厚0.1mm的導(dǎo)電銀漿，形成電壓測試電極；上述導(dǎo)電銀漿的銀粉質(zhì)量百分比為60％～65％，其方電阻小于10mΩ/□/25.4μm；涂覆完成后再次送入烘箱在80℃溫度中烘烤30分鐘，烘烤穩(wěn)定控制在150℃以下，取出冷卻至室溫，待測樣品的測試電極便制作完成。
如圖1所示，在待測樣品的兩個端面電流接入電極輸入恒穩(wěn)電流(小于10mA)，同時以電位計測試兩個環(huán)面電極之間的電位差，記錄電壓～電流數(shù)據(jù)組。調(diào)整不同的電流強度再次測量，得到兩組相應(yīng)的電壓～電流數(shù)據(jù)組。根據(jù)公式R＝U/I(式中R為電阻、U為電位差、I為電流強度)可以得到樣品的體積電阻。測量待測樣品的端面面積和兩個環(huán)面電極之間的距離，根據(jù)公式ρ＝R·S/L(為電阻率，S為面積，L為長度)可以得到樣品的體積電阻率。
表1為本發(fā)明實施例中測試數(shù)據(jù)及其結(jié)果，從表中的數(shù)據(jù)可知，用本發(fā)明方法測量導(dǎo)電水泥基材料的體積電阻率誤差范圍小，控制在0.5％以內(nèi)。


表權(quán)利要求
1.一種測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于具有如下步驟1)、選取待測水泥基材料樣品，并進(jìn)行預(yù)處理；2)、以待測樣品兩個端面作為測試電流接入電極，以樣品中部兩個平行的環(huán)面作為電壓測試電極，通入測試電流；3)、根據(jù)伏安原理測量出電阻值，計算出相應(yīng)的電阻率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于所述步驟1)中待測樣品為長方體或圓柱體，其預(yù)處理過程包括(1)打磨除去樣品表面的浮漿，用丙酮清洗預(yù)作電極部位，并烘干去除濕氣；(2)在樣品兩個端面和中部兩個環(huán)面涂覆導(dǎo)電銀漿，并再次烘烤、冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于所述銀漿中銀粉的質(zhì)量百分比為60％～65％，所述銀漿的方電阻小于10mΩ/□/25.4μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于所述銀漿涂覆完送入烘箱，直至銀漿固化在待測樣品表面，烘箱溫度控制在150℃以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于待測樣品電極處涂覆的銀漿厚度為0.1mm，其中中部環(huán)面寬度為3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于所述步驟2)中通入的測試電流的電流強度不高于10mA。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法，其特征在于本方法測試過程中，調(diào)整不同的測試電流分別進(jìn)行3次測量，然后得出平均測試值。
全文摘要
本發(fā)明涉及土木工程材料技術(shù)領(lǐng)域，為一種測量導(dǎo)電水泥基材料體積電阻率的方法。本方法采用四個電極、利用伏安原理先測出待測樣品電阻，然后根據(jù)電阻率公式測出樣品的電阻率值，具有如下步驟1)選取待測水泥基材料樣品，并進(jìn)行預(yù)處理；2)以待測樣品兩個端面作為測試電流接入電極，以樣品中部兩個平行的環(huán)面作為電壓測試電極，通入測試電流；3)根據(jù)伏安原理測量出電阻值，計算出相應(yīng)的電阻率值。本發(fā)明以待測樣品的整個端面作為電流接入電極；以環(huán)面電極作為電壓測試電極，既省卻了普通4電極法需預(yù)埋電極的繁瑣工藝，又消除了普通4電極法電壓測試的片面性，可以全端面，更準(zhǔn)確的測試出樣品電壓電極之間的電壓降。
文檔編號G01R27/02GK1936608SQ20061011721
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者姚武 申請人:同濟大學(xué)