CN2687608Y

CN2687608Y - 一种连续监测受力构件变形、开裂的装置

Info

Publication number: CN2687608Y
Application number: CN 200420034322
Authority: CN
Inventors: 邓安仲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2014-04-12

Abstract

本实用新型公开了一种连续监测受力构件变形开裂的装置，它包括受力构件、连接在一起的信号转换装置和控制处理器，在所述受力构件内埋设有弹性导电体或在其表面上设置有弹性导电体，弹性导电体的两端都分别接入信号转换装置中；本装置可分别随着受力构件受力、变形、开裂、破坏等不同的情况，其内部电阻值相应变化，经控制处理器分析、处理，可明确提示受力构件所处的阶段，对开裂、破坏等状态发出报警信号；能够准确反映构件从受力到变形直至开裂等的真实情况，准确度高，可作全天候、连续自动监测预警。

Description

一种连续监测受力构件变形、开裂的装置

技术领域本实用新型涉及一种监测受力构件变形、开裂的装置，尤其是一种能连续监测受力构件变形、开裂的装置。

背景技术在房屋、电站、核电站、矿山、机场、高速公路、大坝、桥梁等各方面的建设中，都要大量采用钢筋混凝土构件、钢构件或玻璃钢构件等，作为基本的受力构件。由于构件在长期使用过程中，受到各种力的长期、反复作用，容易变形甚至开裂，就存在安全隐患。在对安全要求特别高的地方，如核电站、大坝、桥梁等场所，对各种受力构件，包括钢结构件、木质构件、玻璃钢构件等，特别是钢筋混凝土进行连续监测、确保其不发生安全事故就显得尤为重要。现有技术中，对大型建筑混凝土设施的监测，较为先进的是一种显微扫描摄像系统和GPS全球卫星定位系统。但，该种显微扫描摄像系统不适用于野外全天候监控，且价格昂贵、运行费用也很高；而GPS全球卫星定位系统，误差较大，且容易受大气干扰。另外，一种现有技术是采用碳纤维/树脂复合导电体，来对混凝土构件进行监测；但，也只能对混凝土构件产生很大裂缝或快断裂的情况进行监测，仍然无法在变形或开裂初期就对混凝土构件进行监测。现有技术中还有一种名称为“大坝变形、开裂自动监测预警系统”，专利号为ZL98119894的中国专利技术，公开了一种在大坝外侧面等距离铺设导电混凝土和电极，通过监测各段导电混凝土电阻的变化确定大坝是否变形或产生裂纹。该种方法对于类似大坝等工程是可行的，对于其它混凝土，特别是那些产生裂缝还可以在一定范围内继续使用的混凝土构件以及钢构件等，其局限性就非常明显。如：混凝土构件长期受力变形往往会产生裂缝，该过程可分为三个阶段：第一阶段，由于受温度、收缩等影响构件表面出现裂纹或受力产生的裂缝不严重，仍可以继续使用，不影响使用性能；第二阶段，当构件变形裂缝达到一定的程度，如不及时发现进行修补则会影响进一步使用，埋下安全隐患；第三阶段，如果不对第二阶段所产生的裂缝进行处理而继续使用，裂缝会很快扩大，构件彻底破坏，失去作用，造成安全事故。现有技术只能对第一阶段进行监测报警，对多数情况下的混凝土构件没有实用价值。

发明内容本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种能在受力构件有效使用期内连续监测受力变形、开裂的装置。

本实用新型的装置是这样的：一种连续监测受力构件变形开裂的装置，它包括受力构件、连接在一起的信号转换装置和控制处理器，其特征在于：在所述受力构件内埋设有或在受力构件表面上设置有弹性导电体，弹性导电体的两端都接入信号转换装置中；

所述弹性导电体以有机高分子聚合物作为粘合剂，由粉末状导电材料、助剂混制而成；

所述粉末状导电材料为碳粉或金属粉；

在所述受力构件内同时埋设有弹性导电体和低柔性导电条；低柔性导电条的应力应变特征与普通混凝土接近，以硅酸盐胶凝材料作为粘合剂，由粉末状导电材料和助剂混制而成。

所述弹性导电体以弹性聚酯类有机高分子聚合物作为粘合剂。

本装置可分别随着受力构件受力、变形、开裂、破坏等不同的情况，其内部电阻值相应变化，经控制处理器分析、处理，可明确提示受力构件所处的状态，对开裂、破坏等状态发出报警信号；能够准确反映受力构件从受力到变形、产生裂纹、直至断裂等的真实情况，准确度高，可作全天候、连续自动监测预警。

附图说明下面结合附图对本装置作进一步说明：

图1为本实用新型的第一种实施例结构示意图。

图2为本实用新型的第二种实施例结构示意图。

图3为本实用新型的第三种实施例结构示意图。

图4是本实用新型的第四种实施例结构示意图。

具体实施方式(参见图1)，图1是第一种实施例结构图。1-受力构件、2-弹性导电体、3-信号转换装置、4-控制处理器。弹性导电体2可以制作成条状体设置在受力构件1的表面上，也可直接涂敷在受力构件1的表面上，即将弹性导电体2以涂料形式在施工时直接涂敷在受力构件1的表面、经干燥和固化后做监测之用，还可将弹性导电体2制作成胶条、粘接在受力构件1的表面上；弹性导电体2的两端接入信号转换装置3中，信号转换装置3与控制处理器4连接在一起。信号转换装置3的作用是将所测得的电阻值转换成控制处理器4能识别的电信号(或光信号)，使控制处理器4能进行处理，并判断受力构件1的内部状况，以便发出不同的信号，信号转换装置3可采用现有技术中的任一种。本装置的弹性导电体2是一种柔性较高的导体，以有机高分子聚合物作为粘合剂，由粉末状导电材料、助剂等混制而成，具有优异的弹性、耐老化性和导电性，实践中，以弹性聚酯类有机高分子聚合物为最佳，粉末状导电材料为碳粉或金属粉，所用的助剂可选用现有技术中的任一种。本实用新型的控制处理器4既可以是一台具有基本配制的电脑，也可是一台可编程单片机，能够进行数据处理且处理后发出相应的信号。当然，也可根据实际需要配备打印机、报警装置等相关辅助设备。信号转换装置3和控制处理器4都作为现有技术的一部分，不作进一步的描述。

(参见图2)，图2是第二种实施例结构图。本实施例与第一种实施例的区别在于，在浇注或制作受力构件1时将弹性导电体2埋设在受力构件1内。其它情况，如弹性导电体2、信号转换装置3和控制处理器4等与第一种实施例是相同的。

(参见图3)，图3是第三种实施例结构图。5-陶瓷块，本实施例与第一种实施例一样，都是设置或涂敷在受力构件1的表面上；本实施例是在受力构件1的表面与弹性导电体2之间增设陶瓷块5，以增加本装置的灵敏度。在制作弹性导电体2时，预先将弹性导电体2与陶瓷块5制作成一体，在设置在受力构件1的表面上。两两相邻的陶瓷块5之间的距离根据工程的不同既可以很小，也可以很大，应是一个很准确的数值。

在浇注或制作受力构件1前，预先制作好弹性导电体2，可以将其制作成条状；之后，根据工艺需要，将制作成条状的弹性导电体2设置受力构件1表面上、或以涂料形式在施工时直接涂敷在受力构件1的表面，或埋设在受力构件1内部；将每根弹性导电体2的两极分别接入信号转换装置3中，经信号转换装置3处理后，将信号传输到控制处理器4中，经控制处理器4处理后，发出相应的信号。

(参见图4)，图4是第四种实施例结构图。6-低柔性导电条，在受力构件1内埋设弹性导电体2和低柔性导电条6；本实施例的低柔性导电条6的应变特征与普通混凝土接近，以硅酸盐胶凝材料作为粘合剂，由粉末状导电材料，如碳粉、金属粉末，和助剂等混制而成。根据不同的工程，埋设在受力构件1中的弹性导电体2和低柔性导电条6的数量是不同的，其埋设位置也不相同，弹性导电体2和低柔性导电条6的相对位置也不相同，既可均匀并排排列，也可均匀上下排列，还可以非均匀排列，其间距也应根据实际调整；在受力构件1的某一横断面或纵断面上，弹性导电体2和低柔性导电条6是交替排列的；最好的排列方式为均匀交替排列。在使用中，由于低柔性导电条6的应力应变特征与混凝土接近，故对受力构件1所受到的作用力和变形反映最敏感，会随着受力构件1的变形而同步变形，直至断裂，其电阻值会逐渐增大。当某一的电阻值突然变到无穷大时，当然就表明该导电体断裂，同时也就表明在该导电体所在区域的受力构件1内部产生了裂纹。而弹性导电体2由于具有优异的柔软性，不会随着受力构件1的开裂而折断，仍能显示其电阻值的变化情况。故低柔性导电条6只能在受力构件1变形的第一和第二阶段进行监测，而弹性导电体2则可对第一、第二和第三阶段都进行监测，特别是在低柔性导电条6断裂后，弹性导电体2仍然能显示其电阻值的变化情况。接合弹性导电体2和低柔性导电条6，能够准确反映构件从受力、变形、开裂直至形成大裂口的真实情况，对混凝土构件进行全程监测。

由于导电体和导电条的电阻值一方面受其内部变形的影响，另一方面也会随温度、湿度等情况的变化而变化；并且，当导电体或导电条与受力构件在受到各种力作用时，导电体内部的微观结构发生变化，其表现形式之一就是其电阻值随着增大；故，每一次测得的绝对电阻值都会有变化，因此判断依据不仅靠导电体电阻值的变化，而且主要依靠测试某一时段内其电阻变化值的大小(电阻变化率)进行判断。

当某一时间段内，即Δt时间内电阻值变化值或电阻变化值大于某一设定值(该设定值可根据工程不同而不同)，表明受力构件出现变形或面临破坏等不同情况，控制处理器可发出相应的信号。

同时，为了增加本装置的可靠性可灵敏度，同时采用温度、湿度等环境因素补偿检测方式。该种检测方式可选取现有技术中的任一种，不作进一步描述。

由于工程不同，设置在受力构件1表面上或埋设在受力构件1内部的弹性导电体2的数量是不同的，其埋设位置也不相同，应根据具体的受力构件1来确定其数量。在使用中，当受力构件1没有变形时，上述Δt时间内电阻值变化值或电阻变化值的变化范围是比较小的，基本恒定的；其随着受力构件1的变形而同步增大。当某一时刻的数值突然变到无穷大时，当然就表明该导电体2断裂，同时也就表明在该导电体所在区域的受力构件1内部产生了断裂。而弹性导电体2由于具有优异的柔软性，不会随着受力构件1的开裂而折断，仍能显示其电阻值的变化情况。弹性导电体2可对第一、第二和第三阶段都进行监测，特别是在受力构件1内部产生一定程度的裂缝时，弹性导电体2仍然能显示其电阻值的变化情况，能够准确反映构件从受力、变形、开裂直至形成大裂口的真实情况，对受力构件进行全程监测。

Claims

1.一种连续监测受力构件变形、开裂的装置，它包括受力构件(1)、连接在一起的信号转换装置(3)和控制处理器(4)，其特征在于：在所述受力构件(1)内埋设有弹性导电体(2)，或在所述受力构件(1)的表面上设置弹性导电体(2)；弹性导电体(2)的两端都接入信号转换装置(3)中。

2.根据权利要求1所述的连续监测受力构件变形、开裂的装置，其特征在于：在所述受力构件(1)的表面上设置弹性导电体(2)是将弹性导电体(2)直接涂敷在受力构件(1)的表面上，或将弹性导电体(2)制作成胶条、粘接在受力构件(1)的表面上。

3.根据权利要求1或2所述的连续监测受力构件变形、开裂的装置，其特征在于：所述弹性导电体(2)以有机高分子聚合物作为粘合剂，由粉末状导电材料和助剂混制而成。

4.根据权利要求3所述的连续监测受力构件变形、开裂的装置，其特征在于：所述粉末状导电材料为碳粉或金属粉。

5.根据权利要求1所述的连续监测受力构件变形、开裂的装置，其特征在于：在所述受力构件(1)内同时埋设有弹性导电体(2)和低柔性导电条(6)；低柔性导电条(6)两端都接入信号转换装置(3)中；低柔性导电条(6)的应力应变特征与普通混凝土接近，以硅酸盐胶凝材料作为粘合剂，由粉末状导电材料和助剂混制而成。

6.根据权利要求4或5所述的连续监测混凝土变形、开裂的装置，其特征在于：所述弹性导电体(2)以弹性聚酯类有机高分子聚合物作为粘合剂。