CN110173078A - 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 - Google Patents
一种建筑领域用智能复合材料加强筋 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110173078A CN110173078A CN201910525045.3A CN201910525045A CN110173078A CN 110173078 A CN110173078 A CN 110173078A CN 201910525045 A CN201910525045 A CN 201910525045A CN 110173078 A CN110173078 A CN 110173078A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- reinforcing rib
- rod
- fiber
- building field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 8
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 3
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical compound C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N Oxazole Chemical compound C1=COC=N1 ZCQWOFVYLHDMMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 125000005605 benzo group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 2
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 claims description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种建筑领域用智能复合材料加强筋，它包括依次相连的复合材料加强筋(1)、测控系统(2)、数据处理系统(3)和警报系统(4)；复合材料加强筋(1)包括复合材料杆体(5)、位于复合材料杆体(5)内部的测控光纤单元(7)；复合材料加强筋(1)中的测控光纤单元(7)与测控系统(2)通过光纤(8)实现测控信号的传输；复合材料杆体(5)和测控光纤单元(7)通过拉挤工艺一体成型；复合材料杆体(5)的外表面压制有压痕。本发明结构设计合理，强度高、质量轻、防腐蚀性强，使用寿命长，可监测复合材料加强筋在建筑物中应力变化情况，智能化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑领域的加强筋，具体涉及一种建筑领域用智能复合材料加强筋。
背景技术
混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土用量约10亿m3，钢筋用量约2500万t，规模之大，耗资之巨，居世界前列。可以预见，钢筋混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料，物质是基础，材料的发展，必将对混凝土结构的设计方法、施工技术、试验技术以至维护起着决定性的作用。
长期以来，在钢筋混凝土结构中一直存在钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题。钢筋锈蚀将严重地影响结构功能的正常发挥，并大大地降低结构的使用寿命。解决钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题的一个有效方法是利用纤维增强塑料(FiberReinforcedPlastics简称FRP)筋来代替钢筋和预应力钢筋。迄今为止，国外已进行了较多的FRP加筋混凝土的试验研究和工程应用，世界上第一个关于FRP材料的建筑混凝土结构设计指南，与1993年在日本产生，欧洲和美国的FRP筋混凝土结构设计规范也在编制过程中。我国在这方面起步较晚，但还是进行了不少试验研究。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有钢筋所存在的技术不足，提供一种结构设计合理、强度高、质量轻，可监测的建筑领域用智能复合材料加强筋。本发明提供的复合材料加强筋，通过复合材料加强筋应力数据的检测，可以用于建筑物关键位置的监测，通过这种监测可以有效的预测建筑物的的结构完整状况和损坏情况等，从而预知问题的发生，提前进行维护与保养。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案：
一种建筑领域用智能复合材料加强筋，它包括依次相连的复合材料加强筋、测控系统、数据处理系统和警报系统；所述的复合材料加强筋包括复合材料杆体、位于复合材料杆体内部的测控光纤单元；复合材料加强筋中的测控光纤单元与测控系统通过光纤实现测控信号的传输；
复合材料杆体和测控光纤单元通过拉挤工艺一体成型；
复合材料杆体的外表面压制有压痕。
以上所述的复合材料杆体的外径为6mm～100mm，优选6～25mm。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的复合材料杆体的强度≥2500MPa，模量≥120GPa；复合材料杆体是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或多种与热塑性树脂或者热固性树脂通过拉挤工艺制成。作为更加优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的复合材料杆体的增强材料是玻璃纤维和碳纤维的混杂；其中外层为玻璃纤维，内侧为碳纤维。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，复合材料杆体的端部可连接有的金具。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的压痕的深度不小于0.1mm，压痕的最大间隔不大于1m。压痕可为各种形状，压痕后可提高与建筑材料之间的连接牢固程度。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的测控光纤单元外表面涂覆有环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯层，与复合材料杆体通过拉挤工艺一次成型制成，从而提高测控光纤单元的界面性能。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的测控光纤单元由一根或者多根光纤或者光缆组成，所有的光纤或者光缆均为紧套光纤；测控光纤单元为集中布置或分散布置于复合材料杆体的内部。
作为优选方案，以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的测控系统采用分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)。测控系统可以自主发出信号，具有双通道，实现实时测试多个加强筋。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其中复合材料加强筋为应用于各种建筑物基础中受力原件，其所受应力通过测控光纤单元传输至测控系统，并实时发送至数据处理系统记录分析，如有异常情况及时启动警报系统。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其中数据处理系统从测试系统获得实时测试数据，记录测试数据，并与上一个测试周期或多个测试周期进行横向数据对比，当发现数据波动超出设计的阈值时，启动报警系统，提醒现场操控人员关注情况。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的连接金具与复合材料杆体的连接传递的载荷，需要达到复合材料杆体的破断力。
作为优选方案，以上所述的复合材料杆体的基体材料是热固性环氧树脂。
有益效果：本发明提供的建筑领域用智能复合材料加强筋和现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明结构设计合理，强度高、质量轻力学性能优异，智能化程度高，可以实时监测、记录与分析地上、地下任意位置处的建筑领域用智能复合材料加强筋的应力，并且当复合材料加强筋所受应力超出设定的安全要求时启动报警系统；根据记录的建筑领域用智能复合材料加强筋实时的应力，可提前发现问题，从而制定合理的维修计划，避免事故的发生；
(2)本发明提供的建筑领域用智能复合材料加强筋耐腐蚀性强，使用寿命长。
(3)本发明提供的建筑领域用智能复合材料加强筋的强度和弹性模量可以根据需求进行设计，从而适用于不同建筑物位置需求。
附图说明
图1为建筑领域用智能复合材料加强筋的结构示意图。
图2为复合材料杆体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1和图2所述，一种建筑领域用智能复合材料加强筋，它包括依次相连的复合材料加强筋1、测控系统2、数据处理系统3和警报系统4；所述的复合材料加强筋1包括复合材料杆体5、位于复合材料杆体5内部的测控光纤单元7；复合材料加强筋1中的测控光纤单元7与测控系统2通过光纤8实现测控信号的传输；
复合材料杆体5和测控光纤单元7通过拉挤工艺一体成型；
复合材料杆体5的外表面压制有压痕。压痕的深度不小于0.3mm，压痕的最大间隔不大于20m。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的复合材料杆体5的强度≥1500MPa，模量≥60GPa；复合材料杆体5的增强材料是玻璃纤维和碳纤维的混杂；外层为玻璃纤维，内侧为碳纤维，通过浸有环氧树脂后通过拉挤工艺成型。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，复合材料杆体5的端部可连接有的金具6；
所述的测控系统2、数据处理系统3和警报系统4均与外置电源相连进行供电工作。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的测控光纤单元7由一根或者多根光纤或者光缆组成，所有的光纤或者光缆均为紧套光纤；所述的测控光纤单元7外表面涂覆有环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯层，与复合材料杆体5通过拉挤工艺一次成型制成。测控光纤单元7为集中布置或分散布置于复合材料杆体5的内部。
以上所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，所述的测控系统2采用分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)进行检测。
分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)可以自主发出信号，具有一个或者多个通道，实现实时测试多个加强筋。分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)的接线端与DPS数据处理系统的接线端通过线路相连；分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)将实时测试的数据通过数据线传输给DPS数据处理系统3，DPS数据处理系统3记录测试数据，并与上一个测试周期或多个测试周期进行横向数据对比，DPS数据处理系统3的接线端与报警系统4的接线端通过线路相连；发现异常启动报警系统4，报警系统4采用基于数据库的C/S架构组态软件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，它包括依次相连的复合材料加强筋(1)、测控系统(2)、数据处理系统(3)和警报系统(4)；所述的复合材料加强筋(1)包括复合材料杆体(5)、位于复合材料杆体(5)内部的测控光纤单元(7)；复合材料加强筋(1)中的测控光纤单元(7)与测控系统(2)通过光纤(8)实现测控信号的传输；
复合材料杆体(5)和测控光纤单元(7)通过拉挤工艺一体成型；
复合材料杆体(5)的外表面压制有压痕。
2.根据权利要求1所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的复合材料杆体(5)的强度≥1500MPa，模量≥60GPa；复合材料杆体(5)是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或多种与热塑性树脂或者热固性树脂通过拉挤工艺制成。
3.根据权利要求2所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的复合材料杆体(5)的增强材料是玻璃纤维和碳纤维的混杂；外层为玻璃纤维，内侧为碳纤维。
4.根据权利要求1所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，复合材料杆体(5)的端部连接有的金具(6)。
5.根据权利要求1所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的压痕的深度不小于0.1mm，压痕的最大间隔不大于1m。
6.根据权利要求2所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的测控光纤单元(7)外表面涂覆有环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯层，测控光纤单元(7)与复合材料杆体(5)通过拉挤工艺一次成型制成。
7.根据权利要求4所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的测控光纤单元(7)由一根或者多根光纤或者光缆组成，所有的光纤或者光缆均为紧套光纤，测控光纤单元(7)为集中布置或分散布置于复合材料杆体(5)的内部。
8.根据权利要求1所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的测控系统(2)采用分布式光纤温度应变监测系统。
9.根据权利要求1所述的建筑领域用智能复合材料加强筋，其特征在于，所述的测试系统(2)与数据处理系统(3)相连；测试系统(2)将实时测试的数据通过数据线传输给数据处理系统(3)，数据处理系统(3)记录测试数据，并与上一个测试周期或多个测试周期进行横向数据对比，发现异常启动报警系统(4)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910525045.3A CN110173078A (zh) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910525045.3A CN110173078A (zh) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110173078A true CN110173078A (zh) | 2019-08-27 |
Family
ID=67697365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910525045.3A Pending CN110173078A (zh) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110173078A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1484056A (zh) * | 2002-09-19 | 2004-03-24 | 欧进萍 | 纤维增强塑料－光纤光栅复合传感筋 |
| KR20080015299A (ko) * | 2006-08-14 | 2008-02-19 | 박석균 | 콘크리트 보강용 로드에 사용되는 리브 재료 |
| CN204644890U (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-16 | 湖南联智桥隧技术有限公司 | 空心板梁桥的体外预应力智能加固监测系统 |
| CN205688663U (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-16 | 安徽省交通控股集团有限公司 | 一种基于fbg传感器的智能钢筋 |
| CN210395859U (zh) * | 2019-06-18 | 2020-04-24 | 中复碳芯电缆科技有限公司 | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 |
-
2019
- 2019-06-18 CN CN201910525045.3A patent/CN110173078A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1484056A (zh) * | 2002-09-19 | 2004-03-24 | 欧进萍 | 纤维增强塑料－光纤光栅复合传感筋 |
| KR20080015299A (ko) * | 2006-08-14 | 2008-02-19 | 박석균 | 콘크리트 보강용 로드에 사용되는 리브 재료 |
| CN204644890U (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-16 | 湖南联智桥隧技术有限公司 | 空心板梁桥的体外预应力智能加固监测系统 |
| CN205688663U (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-16 | 安徽省交通控股集团有限公司 | 一种基于fbg传感器的智能钢筋 |
| CN210395859U (zh) * | 2019-06-18 | 2020-04-24 | 中复碳芯电缆科技有限公司 | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100570067C (zh) | 悬索桥锚碇可更换式预应力的方法及装置 | |
| CN101210983B (zh) | 光纤光栅智能钢绞线及其制作方法 | |
| CN100347119C (zh) | 用于修复钢筋混凝土的光栅光纤碳纤维复合材料及其制造方法 | |
| CN106121134B (zh) | 一种内嵌光纤frp筋引出线保护结构及其制备方法 | |
| CN101738214B (zh) | 光纤光栅传感器内埋于纤维高聚物复合材料的系统及方法 | |
| CN105442758B (zh) | 大量程frp内嵌钢丝复合光纤智能筋及其制备方法 | |
| CN104389621B (zh) | 盾构隧道环向智能化加固结构及加固方法 | |
| CN106199886A (zh) | 一种含光纤光栅传感器的智能钢绞线 | |
| CN109267484A (zh) | 含碳纤维复合材料筋的智能缆索及制索方法 | |
| CN201570315U (zh) | 一种智能测温复合材料芯导线 | |
| CN105401695A (zh) | 一种新型复合型frp筋 | |
| CN114201834A (zh) | 一种高铁箱梁钢绞线预应力施工高可靠度实时监控系统和方法 | |
| CN200997009Y (zh) | 光纤光栅智能钢绞线 | |
| CN109183617A (zh) | 含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及安装方法 | |
| CN204060021U (zh) | 一种frp板加固的混凝土梁 | |
| CN205502393U (zh) | 大量程frp内嵌钢丝复合光纤智能筋 | |
| CN110173078A (zh) | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 | |
| CN210395859U (zh) | 一种建筑领域用智能复合材料加强筋 | |
| CN208533368U (zh) | 一种适用于斜拉索、悬索及吊杆索的平行钢丝智能索 | |
| CN209580015U (zh) | 一种光纤光栅后张预应力张拉精细化控制装置 | |
| CN209353227U (zh) | 含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股 | |
| CN209832856U (zh) | 一种聚氨酯复合材料电缆槽及生产电缆槽用穿纱板 | |
| CN104695627A (zh) | 一种bp-frp管钢筋再生混凝土组合柱及其制备方法 | |
| CN204457793U (zh) | 盾构隧道环向智能化加固结构 | |
| CN201865103U (zh) | 一种碳纤维锚索装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |