CN110836014A - 一种安全布设光纤光栅传感器的装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种安全布设光纤光栅传感器的装置及施工方法，属于光纤传感器应用技术领域，它包括设置于混凝土结构待监测部位的薄壁保护套管及预留孔道，薄壁保护套管内设有注浆孔和排气孔，薄壁保护套管内壁均匀涂覆脱模剂，光纤光栅传感器穿入薄壁保护套管中，并临时固定其两端，注浆孔用于灌注水泥砂浆。该施工方法，采用先穿束、后灌浆、再浇混凝土的施工工艺，克服混凝土结构工程粗放式的作业环境，实现混凝土用光纤光栅传感器的安全布设施工，大幅降低其损坏、断裂的可能性。而且，光纤光栅传感器直接与水泥砂浆握裹在一起，可直接监测混凝土结构的真实温度、应变等物理量，灵敏度高、监测精度高、效率高，为结构损伤监测及评价提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土拌合物泵送性能测量技术领域，特别涉及一种安全布设光纤光栅传感器的装置及方法。
背景技术
光纤光栅传感器由于其体积小，重量轻，灵敏度高，耐腐蚀，抗电磁干扰，电绝缘性好，传输损耗小，可实现远距离的监测与传输等优点，在航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等诸多领域取得了成功的应用。
土木工程中的结构健康安全监测是光纤光栅传感器应用最活跃的技术领域之一，但由于光纤光栅抗剪能力比较差，在土木工程结构施工这种典型的粗放式作业环境下容易折断，因此，如何保护光纤光栅传感器，使其在浇注、振捣和压模等施工过程中不被冲击损坏，是光纤光栅传感器成功应用于结构健康安全监测的关键。
传统基片式、管式、聚合物封装等封装方式，不仅会在一定程度上影响光纤光栅对温度、应变等的响应灵敏度，而且保护效果难以保证。部分学者提出采用抽管法来布设光纤传感探头，这类方法的关键核心在于拔管时机的选择，选择在混凝土凝结且管内注浆之前拔管，因此抽管后混凝土由于自重极有可能直接(若压浆不及时)或者冲破软弱水泥浆层(压浆过程中)，压在传感器上面，导致光纤光栅传感探头被混凝土压断的风险。
因此，有必要研究一种安全布设光纤光栅传感器的装置及施工方法，从而满足混凝土结构工程施工需要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种安全布设光纤光栅传感器的装置及施工方法，实现混凝土用光纤光栅传感器的安全布设，满足混凝土结构工程施工与长期高精度健康安全监测需要。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种安全布设光纤光栅传感器的装置，包括设置于混凝土结构待监测部位的薄壁保护套管及预留孔道，所述薄壁保护套管内设有注浆孔和排气孔，所述薄壁保护套管内壁均匀涂覆脱模剂，所述光纤光栅传感器穿入所述薄壁保护套管中，并临时固定其两端，所述注浆孔用于灌注水泥砂浆。
与现有技术相比，本发明有益的技术效果如下：
(1)本发明提供的安全布设光纤光栅传感器的装置和施工方法，采用先穿束、后灌浆、再浇混凝土的施工工艺，克服混凝土结构工程粗放式的作业环境，实现混凝土用光纤光栅传感器的安全布设施工，大幅降低其损坏、断裂的可能性。
(2)本发明提供的安全布设光纤光栅传感器的装置和施工方法，光纤光栅传感器直接与水泥砂浆握裹在一起，可直接监测混凝土结构的真实温度、应变等物理量，灵敏度高、监测精度高、效率高，为结构损伤监测及评价提供技术支撑。
(3)本发明提供的安全布设光纤光栅传感器的装置和施工方法，通过在薄壁保护套管上预先布设注浆孔及排气孔，可有效保证注浆效果及其施工效率。
(4)本发明提供的安全布设光纤光栅传感器的装置和施工方法，通过在混凝土结构待监测的部位穿入薄壁保护套管，为注浆施工提供作业空间，对强度、刚度要求不高，因此，选择范围广、对节约成本有利。
进一步地，所述脱模剂为润滑油。通过在薄壁保护套管内壁涂抹薄层脱模剂，方便注浆孔内的水泥砂浆凝结后薄壁保护套管的拔除，而且不会损害光纤光栅传感器。
进一步地，为了取材方便，节省成本，所述薄壁保护套管为混凝土管、陶瓷管或者钢管。
进一步地，所述混凝土结构待监测的部位为应力集中部位或者温度升高明显的部位。
进一步地，为了将整个预留孔道填满水泥砂浆，所述排气孔设置于所述薄壁保护套管内侧的上部，考虑到水泥砂浆具有良好的流动性、低收缩性、较高的抗压强度等特性，当排气孔有浆体溢出，即可认为预留孔道已灌满水泥砂浆。
本发明还提供了一种安全布设光纤光栅传感器的施工方法，该施工方法包括：
步骤一、提供所述装置备用；
步骤二、混凝土结构施工前，根据光纤光栅传感器布设设计图，在混凝土结构待监测的部位穿入薄壁保护套管，形成预留孔道，薄壁保护套管预留注浆孔并设排气孔，所述薄壁保护套管内壁均匀涂抹薄层脱模剂；
步骤三、将光纤光栅传感器穿入薄壁保护套管中，并在两端实施临时固定；
步骤四、往注浆孔内注入水泥砂浆，填满整个预留孔道，直至排气孔有浆体溢出为止；
步骤五、待水泥砂浆凝结后，立即拔除薄壁保护套管，解除临时固定并截断端部的光纤；
步骤六、浇筑结构混凝土，振捣找平并养护至规定龄期，拆除模板，形成混凝土结构。
进一步地，所述脱模剂为润滑油。
进一步地，所述薄壁保护套管为混凝土管、陶瓷管或者钢管。
进一步地，所述混凝土结构待监测的部位为应力集中部位或者温度升高明显的部位。
附图说明
图1是本发明一实施例中安全布设光纤光栅传感器的施工方法流程图；
图2是本发明一实施例中安全布设光纤光栅传感器的装置的安装示意图。
图中：
1-薄壁保护套管；2-光纤光栅传感器；3-光纤；4-钢筋骨架。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种安全布设光纤光栅传感器的装置及施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1和图2，详细说明本发明的安全布设光纤光栅传感器的装置的结构组成。
请参考图1和图2，一种安全布设光纤光栅传感器的装置，包括设置于混凝土结构待监测部位的薄壁保护套管1及预留孔道，薄壁保护套管1内设有注浆孔和排气孔，薄壁保护套管1内壁均匀涂覆脱模剂，光纤光栅传感器2穿入薄壁保护套管1，并临时固定其两端，注浆孔用于灌注水泥砂浆。
具体来说，本实施例的安全布设光纤光栅传感器的装置和施工方法，采用先穿束、后灌浆、再浇混凝土的施工工艺，先将薄壁保护套管穿入混凝土待监测部位，并将薄壁保护套管临时固定于待浇筑混凝土结构的钢筋骨架4上，克服混凝土结构工程粗放式的作业环境，实现混凝土用光纤光栅传感器的安全布设施工，大幅降低其损坏、断裂的可能性。另外，光纤光栅传感器2直接与水泥砂浆握裹在一起，可直接监测混凝土结构的真实温度、应变等物理量，灵敏度高、监测精度高、效率高，为结构损伤监测及评价提供技术支撑。再者，通过在薄壁保护套管1上预先布设注浆孔及排气孔，可有效保证注浆效果及其施工效率，为注浆施工提供作业空间，对强度、刚度要求不高，因此，选择范围广、对节约成本有利。
在本实施例中，更优选地，脱模剂为润滑油。通过在薄壁保护套,1内壁涂抹薄层脱模剂，方便注浆孔内的水泥砂浆凝结后薄壁保护套管1的拔除，而且不会损害光纤光栅传感器2。
在本实施例中，更优选地，为了取材方便，节省成本，薄壁保护套管1为混凝土管、陶瓷管或者钢管。
在本实施例中，更优选地，混凝土结构待监测的部位为应力集中部位或者温度升高明显的部位。
在本实施例中，更优选地，为了将整个预留孔道填满水泥砂浆，排气孔设置于薄壁保护套管1内侧的上部，考虑到水泥砂浆具有良好的流动性、低收缩性、较高的抗压强度等特性，当排气孔有浆体溢出，即可认为预留孔道已灌满水泥砂浆。
请继续参考图1和图2，本发明还提供了一种安全布设光纤光栅传感器的施工方法，该施工方法包括：
步骤一、提供所述装置备用；
步骤二、混凝土结构施工前，根据光纤光栅传感器布设设计图，在混凝土结构待监测的部位穿入薄壁保护套管1，并形成预留孔道，薄壁保护套管1预留注浆孔并设排气孔，薄壁保护套管1内壁均匀涂抹薄层脱模剂；
步骤三、将光纤光栅传感器2穿入薄壁保护套管1中，并在两端实施临时固定；
步骤四、往注浆孔内注入水泥砂浆，填满整个预留孔道，直至排气孔有浆体溢出为止；
步骤五、待水泥砂浆凝结后，立即拔除薄壁保护套管1，解除临时固定并截断端部的光纤3；
步骤六、浇筑结构混凝土，振捣找平并养护至规定龄期，拆除模板，形成混凝土结构。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (9)
1.安全布设光纤光栅传感器的装置一种安全布设光纤光栅传感器的装置，其特征在于，包括设置于混凝土结构待监测部位的薄壁保护套管及预留孔道，所述薄壁保护套管内设有注浆孔和排气孔，所述薄壁保护套管内壁均匀涂覆脱模剂，所述光纤光栅传感器穿入所述薄壁保护套管中，并临时固定其两端，所述注浆孔用于灌注水泥砂浆。
2.根据权利要求1所述的安全布设光纤光栅传感器的装置，其特征在于，所述脱模剂为润滑油。
3.根据权利要求1所述的安全布设光纤光栅传感器的装置，其特征在于，所述薄壁保护套管为混凝土管、陶瓷管或者钢管。
4.根据权利要求1所述的安全布设光纤光栅传感器的装置，其特征在于，所述混凝土结构待监测的部位为应力集中部位或者温度升高明显的部位。
5.根据权利要求1所述的安全布设光纤光栅传感器的装置，其特征在于，所述排气孔设置于所述薄壁保护套管内侧的上部。
6.一种安全布设光纤光栅传感器的施工方法，其特征在于，包括：
步骤一、提供权利要求1至5所述装置备用；
步骤二、混凝土结构施工前，根据光纤光栅传感器布设设计图，在混凝土结构待监测的部位穿入薄壁保护套管，形成预留孔道，薄壁保护套管预留注浆孔并设排气孔，所述薄壁保护套管内壁均匀涂抹薄层脱模剂；
步骤三、将光纤光栅传感器穿入薄壁保护套管中，并在两端实施临时固定；
步骤四、往注浆孔内注入水泥砂浆，填满整个预留孔道，直至排气孔有浆体溢出为止；
步骤五、待水泥砂浆凝结后，立即拔除薄壁保护套管，解除临时固定并截断端部的光纤；
步骤六、浇筑结构混凝土，振捣找平并养护至规定龄期，拆除模板，形成混凝土结构。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述脱模剂为润滑油。
8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述薄壁保护套管为混凝土管、陶瓷管或者钢管。
9.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述混凝土结构待监测的部位为应力集中部位或者温度升高明显的部位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200225 |