CN206113849U - 一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置，包括压电陶瓷管、防水防电胶保护层、环氧树脂保护层、水泥或大理石内部填充层、水泥或大理石外部保护层和导线，压电陶瓷管内外正负极焊接导线，在压电陶瓷管内外依次均涂覆防水防电胶保护层和环氧树脂保护层，在压电陶瓷管内外分别设置水泥或大理石内部填充层和水泥或大理石外部保护层。本实用新型利用混凝土裂缝和钢管混凝土剥离的存在会影响波传递路径，减弱接收到的波的能量的特点，利用主动，被动以及阻抗的方法，通过接收到的信号能量以及频谱的变化可以反过来推测混凝土或者钢管混凝土结构所处的状态，这种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置更为简便可行。
Description
技术领域
本实用新型主要用于土木工程混凝土(尤其是圆柱型)构件结构健康监测领域，具体而言，混凝土结构在施工和服役过程中由于受到外部环境的影响，结构会受到不同程度的损伤，对纯混凝土柱型构件而言，其内部和表面会发生各种微裂纹损伤。对钢管混凝土而言存在各种不同程度的混凝土与钢管的剥离。本实用新型主要针对这类柱型结构的径向损伤，利用混凝土裂缝和钢管混凝土剥离的存在会影响波传递路径，减弱接收到的波的能量的特点，利用主动，被动以及阻抗的方法，通过接收到的信号能量以及频谱的变化可以反过来推测混凝土或者钢管混凝土结构所处的状态，这种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置为工程上混凝土或者钢管混凝土构件损伤剥离监测提供一种简便可行的方法。
背景技术
混凝土或者钢管混凝土构件是土木结构中最基本和最常见的构件之一，现代大型土木结构，例如大型混凝土桥，高层建筑以及混凝土大坝结构中，混凝土构件起到重要的支撑作用，承载整个结构的受力，所以混凝土或者钢管混凝土构件的可靠性是保证工程质量及结构正常服役的基础。因此，混凝土或者钢管混凝土构件在施工阶段的安装质量以及服役阶段的连接状况越来越受到人们的重视。
压电陶瓷作为一种新型的智能材料运用在很多方面。它具有的压电效应是任何压电材料都具有的一项重要特性。在满足一定的温度条件下，当对压电元件施加机械变形时，就会引起内部正负电荷中心发生相对移动而产生点的极化，从而导致元件两个表面上出现符号相反的束缚电荷，且电荷密度与外力成比例，这种现象称为正压电效应。反之，在压电元件两个表面上施加电压，由于电场的作用，造成压电元件内部正负电荷中心产生相对位移，导致压电元件的变形，即逆压电效应。本实用新型正是利用压电陶瓷所特有的这种正压电与逆压电效应。
对传统混凝土构件而言，由于混凝土一般体积庞大，损伤一般发生在内部，其径向损伤检测比较困难，施工以及服役过程中中很难判断结构是否达发生损伤以及损伤发展程度，其损伤监测不仅费时费力而且对于一些特殊结构的检测还具有一定危险性。
实用新型内容
为了解决上述问题，实用新型了一种基于压电陶瓷管，用于检测混凝土或者钢管混凝土构件镜像损伤的圆柱型智能骨料装置，智能骨料的实物模型(如图1)，主要由六部分构成，分别是：压电陶瓷管，防水防电胶保护层，环氧树脂保护层，导线，水泥或大理石内部填充层，水泥或大理石外部保护层。
需要说明的是智能骨料可以实现主动监测，被动检测，以及结构与压电陶瓷整体阻抗监测。
一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置，包括压电陶瓷管1、防水防电胶保护层2、环氧树脂保护层3、水泥或大理石内部填充层4、水泥或大理石外部保护层5和导线6，压电陶瓷管1内外正负极焊接导线6，在压电陶瓷管1内外依次均涂覆防水防电胶保护层2和环氧树脂保护层3，在压电陶瓷管1内外分别设置水泥或大理石内部填充层4和水泥或大理石外部保护层5。
本实用新型的有益效果：
1、此装置依靠压电陶瓷具有的压电效应，最终利用电信号检测混凝土或钢管混凝土内部以及界面损伤状态，不需要人工现场检测，省时省力。而且对于混凝土构件的安装以及整体结构的性能没有影响。
2、此装置可以使用多种监测方法进行混凝土构件损伤监测。可以是主动监测，被动监测，也可以利用压电阻抗方法进行监测。
3、本实用新型构造简单，零件较少，制作和安装过程简单，适用性强，成本低且维护方便，能有效监测出混凝土或者钢管混凝土损伤状态，具有广阔的推广市场和应用前景。
附图说明
图1是一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置各部分细节实物图。
图2是一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置整体组装实物图。
图中：1压电陶瓷管；2防水防电胶保护层；3环氧树脂保护层；
4水泥或大理石内部填充层；5水泥或大理石外部保护层；6导线。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型提供了一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置，具体实施方式如下：
先在压电陶瓷管1内外正负极焊接好导线6，信号的发射与接收则是通过导线6进行。然后在压电陶瓷管1内外刷上一层防水防电胶保护层2，待防水防电胶保护层2完全固化之后，在防水防电胶保护层2外部再涂覆一层环氧树脂保护层3，待环氧树脂保护层3完全凝固后在压电陶瓷管1内灌注水泥或者大理石填充物充当保护层4，同时在压电陶瓷管外部也要做一层5cm左右的水泥或大理石外部保护层5，具体做法可以在外部做一个直径略大于压电陶瓷管1的管型模具，在模具与压电管1陶瓷之间灌注水泥或者填充大理石保护层5。保护层作用是保护压电陶瓷管不受外界作用力的影响，延长传感器寿命。
此外此压电陶瓷管1的圆柱型智能骨料可以根据被检测对象做一些变化，其可改变之处主要包括压电陶瓷管1尺寸，保护层材料以及厚度，压电陶瓷型号等一些主要参数的选择应用，此外还可以适当增加一些其他保护措施如柱型传感器两段增加混凝土或者大理石保护帽等等，还有就是圆柱型智能骨料的安装位置和数量等。
Claims (1)
1.一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置，其特征在于，该圆柱型智能骨料装置包括压电陶瓷管(1)、防水防电胶保护层(2)、环氧树脂保护层(3)、水泥或大理石内部填充层(4)、水泥或大理石外部保护层(5)和导线(6)，压电陶瓷管(1)内外正负极焊接导线(6)，在压电陶瓷管(1)内外依次均涂覆防水防电胶保护层(2)和环氧树脂保护层(3)，在压电陶瓷管(1)内外分别设置水泥或大理石内部填充层(4)和水泥或大理石外部保护层(5)。
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| CN106441074A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-02-22 | 大连理工大学 | 一种基于压电陶瓷管的圆柱型智能骨料装置 |
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