CN105445331A - 混凝土材料表观裂缝监测与检测系统及其监测与检测方法 - Google Patents

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蒙海宁
朱祥
陆小军
左李萍
许彦明
周冬林
伊立
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Abstract

本发明涉及一种混凝土材料表观裂缝监测与检测系统及其监测与检测方法，在混凝土试样多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与多路数据采集卡连接；混凝土上裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化，多路数据采集卡采集阻值变化信息存储并发送给远端计算机，计算机制成阻值变化曲线。对自然环境下的混凝土制品实时监测，获得混凝土制品产生裂缝的时间、位置和大小信息和对环境控制箱内混凝土试样检测，获得混凝土制品在不同温湿度、CO2浓度和酸性溶液浓度等环境因素下产生裂缝的时间、位置和大小信息。本发明可有效对混凝土制品表观裂缝监测和检测，成本低。

Description

混凝土材料表观裂缝监测与检测系统及其监测与检测方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料表观裂缝监测与检测系统及其监测与检测方法。
背景技术
混凝土材料由于温度应力、塑性干裂、酸雨侵蚀等因素的影响，会产生不同种类不同形式的表观裂缝，这些表观裂缝的产生极大的影响了混凝土材料的使用性能和外观，研究裂缝的形成，对提高混凝土材料的整体性能有着极大的促进作用。
但是由于混凝土材料的使用周期较长，表观裂缝出现的时间点、位置和大小具有很明显的随机性，因此，混凝土材料表观裂缝的监测对于材料的整体研究来说具有积极的现实意义。
传统的监测方法和装置，一般采用声传感器、CCD成像等，仪器成本一般较高，且只具备单纯的监测功能，无法考虑温湿度等环境因素对混凝土材料表观裂缝的影响。
发明内容
本发明的目的在于：为解决以上问题提供一种可有效对混凝土制品表观裂缝监测和检测，成本低的混凝土材料表观裂缝监测与检测系统及其监测与检测方法。
本发明所采用的第一个技术方案是这样的：
一种混凝土材料表观裂缝监测系统，包括近端计算机、远端信息采集系统，两者有线连接；所述远端信息采集系统包括多路数据采集卡、数据存储器和信息采集装置，所述数据存储器和信息采集装置均与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置为在混凝土试样至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡连接。
进一步地，所述远端信息采集系统还包括无线发射器，其与所述多路数据采集卡连接；所述近端计算机与远端信息采集系统无线连接。
本发明所采用的第二个技术方案是这样的：
一种混凝土材料表观裂缝监测系统的监测方法，包括如下步骤：
（1）选取室外待监测混凝土材料基面；
（2）在其至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个区域导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）计算机采集每个面阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察阻值变化曲线得知混凝土制品表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到监测目的。
本发明所采用的第三个技术方案是这样的：
一种混凝土材料表观裂缝检测系统，包括近端计算机、远端信息采集系统，两者有线连接；所述远端信息采集系统包括多路数据采集卡、数据存储器和信息采集装置，所述数据存储器和信息采集装置均与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置为在混凝土试样至少一面上、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置设置于环境控制箱内。
进一步地，所述远端信息采集系统还包括无线发射器，其与所述多路数据采集卡连接；所述近端计算机与远端信息采集系统无线连接。
进一步地，在所述环境控制箱内设置有温湿度控制器。
进一步地，在所述环境控制箱内还设置有混凝土碳化箱和/或混凝土硫酸盐干湿循环箱。
本发明所采用的第四个技术方案是这样的：
一种混凝土材料表观裂缝检测系统的检测方法，其步骤如下：
（1）取待检测混凝土试样若干，放置于环境控制箱内；
（2）在每个试样至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，导电涂层首尾设置导电贴片，所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）通过控制环境控制箱内环境因素的变化，计算机采集每个试样每个面在不同环境因素条件下的阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察曲线得知不同环境因素条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到检测目的。
进一步地，在所述环境控制箱内设置有温湿度控制器，检测不同温湿度条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况。
进一步地，在所述环境控制箱内设置混凝土碳化箱和/或混凝土硫酸盐干湿循环箱；在恒温恒湿条件下，检测不同二氧化碳气体浓度下或不同酸性侵蚀溶液浓度下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况。
综上所述，由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过多组闭合回路，分别连接（任意形状）混凝土材料试样的每个独立面（或每个独立的部分），针对每个面上的裂缝出现的时间点、位置进行准确监测，且能够控制环境的温湿度（温度和湿度是影响混凝土材料力学性能的主要因素），可以考虑温湿度对裂缝产生的影响，达到检测的目的。此外，本发明备有数据存储和数据传输装置，在室外监测环境下，实时监测到的信息可以储存并通过无线传输至室内计算机上或如无数据网络，可以自动储存在数据存储器内，定期收集。
附图说明
图1为本发明监测系统结构图；
图2为本发明检测系统结构图；
图3为本发明试样表面导电涂层结构图；
图4为本发明待检测试样表面导电涂层结构图。
图中标记：1、计算机；2、远端信息采集系统；21、多路数据采集卡；22、无线发射器；23、数据存储器；24、信息采集装置；3、环境控制箱；31、温湿度控制器；32、混凝土碳化箱；33、混凝土硫酸盐干湿循环箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和3所示，一种混凝土材料表观裂缝监测系统，其主要用于路面、墙面、桥面等一些暴露于不可控环境条件下的混凝土材料制品表观裂缝的长时间跟踪监测；该系统包括近端计算机1、远端信息采集系统2，两者无线或有线连接；所述远端信息采集系统2包括多路数据采集卡21、数据存储器23、无线发射器22和信息采集装置24，所述数据存储器23、无线发射器22和信息采集装置24均与所述多路数据采集卡21连接；所述信息采集装置24为在混凝土试样至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层；每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡21连接。
当试样某一个面上产生裂纹时，裂纹表面的导电涂层产生拉伸，整个涂层的电阻值发生变化，计算机1采集到的阻值曲线也会出现波动，这样就记录了裂纹发生的时间，同时根据曲线波动的幅度大小，可确定裂纹的大小，同时由于每个面每块区域独立分开记录的，所以在确定裂缝发生时间的基础上，也可以确定裂缝发生在哪个平面哪块区域。
一种混凝土材料表观裂缝监测系统的监测方法，包括如下步骤：
（1）选取室外待监测混凝土材料基面；
（2）在其至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，如在墙面或路面上随机选取多个区域或桥正反面上均选择多个区域，每个区域导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）计算机采集每个面阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察阻值变化曲线得知混凝土制品表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到监测目的。
如图2和4所示，一种混凝土材料表观裂缝检测系统，其主要基于实验室研究，通过控制环境因素变化来检测或测试混凝土材料制品表观裂缝发生情况；该系统包括近端计算机1、远端信息采集系统2，两者无线或有线连接；所述远端信息采集系统2包括多路数据采集卡21、数据存储器23、无线发射器22和信息采集装置24，所述数据存储器23、无线发射器22和信息采集装置24均与所述多路数据采集卡21连接；所述信息采集装置24为在混凝土试样至少一面上、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡21连接；所述信息采集装置24设置于环境控制箱3内；在封闭环境内，通过控制温湿度变化来检测混凝土制品表观裂缝发生情况。
在所述环境控制箱3内设置有温湿度控制器31，通过温湿度控制器31改变环境控制箱3内的温湿度，用以检测混凝土的表观裂缝和温湿度条件之间的关系和影响。
在所述环境控制箱3内还设置有混凝土碳化箱32，其可以释放特定浓度的二氧化碳气体，用以检测混凝土的表观裂缝和CO2浓度之间的关系和影响。
在所述环境控制箱3内还设置有混凝土硫酸盐干湿循环箱33，采用不同浓度的酸性侵蚀溶液去模拟不同浓度的酸雨环境，用以检测混凝土的表观裂缝和酸雨之间的关系和影响。
当试样某一个面上产生裂纹时，裂纹表面的导电涂层产生拉伸，整个涂层的电阻值发生变化，计算机1采集到的阻值曲线也会出现波动，这样就记录了裂纹发生的时间，同时根据曲线波动的幅度大小，可以确定裂纹的大小，同时由于每个面是独立分开记录的，所以在确定裂缝发生时间的基础上，也可以确定裂缝发生在哪个平面。
一种混凝土材料表观裂缝检测系统的检测方法，其步骤如下：
（1）取待检测混凝土试样若干，试样可以是相同组成材料的混凝土制品，也可以是不同组成材料的混凝土制品，即可对同种材料试样形成多组对比，又可同时对多种试样检测，提高效率；为了方便实验可将试样制成长方体或正方体结构，放置于环境控制箱3内；
（2）在每个试样6个面独立涂抹S型路径的导电涂层，导电涂层首尾设置导电贴片，所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）通过控制环境控制箱3内环境因素的变化，计算机1采集每个试样每个面在不同环境因素条件下的阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察曲线得知不同环境因素条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到检测目的。
在所述环境控制箱3内设置有温湿度控制器31，检测不同温湿度条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况；在所述环境控制箱3内还设置混凝土碳化箱32和/或混凝土硫酸盐干湿循环箱33；在恒温恒湿条件下，检测不同二氧化碳气体浓度下或不同酸性侵蚀溶液浓度下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况。
上述检测主要基于温湿度、二氧化碳浓度及酸性侵蚀溶液浓度一些主要环境因素对混凝土材质制品表观裂缝的影响，其他环境因子只要对混凝土材质制品表观裂缝的产生有影响的环境因素都因纳入该发明的保护范围。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种混凝土材料表观裂缝监测系统，其特征在于：包括近端计算机、远端信息采集系统，两者有线连接；所述远端信息采集系统包括多路数据采集卡、数据存储器和信息采集装置，所述数据存储器和信息采集装置均与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置为在混凝土试样至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡连接。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土材料表观裂缝监测系统，其特征在于：所述远端信息采集系统还包括无线发射器，其与所述多路数据采集卡连接；所述近端计算机与远端信息采集系统无线连接。
3.一种如权利要求1所述的混凝土材料表观裂缝监测系统的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）选取室外待监测混凝土材料基面；
（2）在其至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个区域导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）计算机采集每个面阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察阻值变化曲线得知混凝土制品表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到监测目的。
4.一种混凝土材料表观裂缝检测系统，其特征在于：包括近端计算机、远端信息采集系统，两者有线连接；所述远端信息采集系统包括多路数据采集卡、数据存储器和信息采集装置，所述数据存储器和信息采集装置均与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置为在混凝土试样至少一面上、独立涂抹S型路径的导电涂层，每个面S型导电涂层首尾设置导电贴片；所述导电贴片通过导线与所述多路数据采集卡连接；所述信息采集装置设置于环境控制箱内。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土材料表观裂缝检测系统，其特征在于：所述远端信息采集系统还包括无线发射器，其与所述多路数据采集卡连接；所述近端计算机与远端信息采集系统无线连接。
6.根据权利要求4所述的一种混凝土材料表观裂缝检测系统，其特征在于：在所述环境控制箱内设置有温湿度控制器。
7.根据权利要求6所述的一种混凝土材料表观裂缝检测系统，其特征在于：在所述环境控制箱内还设置有混凝土碳化箱和/或混凝土硫酸盐干湿循环箱。
8.一种如权利要求4所述的混凝土材料表观裂缝检测系统的检测方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）取待检测混凝土试样若干，放置于环境控制箱内；
（2）在每个试样至少一面上多个区域、独立涂抹S型路径的导电涂层，导电涂层首尾设置导电贴片，所述导电贴片与多路数据采集卡连接，裂缝的产生和大小会导致导电涂层阻值发生变化；
（3）通过控制环境控制箱内环境因素的变化，计算机采集每个试样每个面在不同环境因素条件下的阻值变化信息，制成阻值变化曲线；
（4）观察曲线得知不同环境因素条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况，达到检测目的。
9.根据权利要求8所述的混凝土材料表观裂缝检测系统的检测方法，其特征在于：在所述环境控制箱内设置有温湿度控制器，检测不同温湿度条件下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况。
10.根据权利要求9所述的混凝土材料表观裂缝检测系统的检测方法，其特征在于：在所述环境控制箱内设置混凝土碳化箱和/或混凝土硫酸盐干湿循环箱；在恒温恒湿条件下，检测不同二氧化碳气体浓度下或不同酸性侵蚀溶液浓度下混凝土材料表观裂缝发生时间、位置和大小情况。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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