CN2935105Y - 一种路面承载机敏传导装置 - Google Patents

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水中和
李超
刘松
王武峰
连丽
宋显辉
李卓球
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Abstract

本实用新型涉及一种路面承载传导装置，主要用于组成高速公路测车重的自监控系统。一种路面承载机敏传导装置，它包括机敏混凝土传感元件(1)，其特征在于：混凝土试件板(2)的一面上至少设有两个机敏混凝土传感元件槽(4)，每一机敏混凝土传感元件槽(4)中用环氧树脂固定一机敏混凝土传感元件(1)，且机敏混凝土传感元件(1)凸出于混凝土试件板(2)外。本实用新型增大了灵敏的感应度，能应用于路面实际承载检测，安装简单。

Description

一种路面承载机敏传导装置
技术领域
本实用新型涉及一种路面承载传导装置，主要用于组成高速公路测车重的自监控系统。
技术背景
目前，机敏混凝土压敏特性的研究仅涉及到单轴均匀受力情形，对在路面实际情况下机敏混凝土压敏性方面的研究明显不足。由于车辆对路面的荷载一般不超过0.7MPa，在这么小的压力作用下，碳纤维水泥基材料(即机敏混凝土)很难做出灵敏的感应。因此，将机敏混凝土铺筑于实际的路面层中监控和测量车辆的承重并不能得到理想的效果，这是目前机敏混凝土在路面承载检测中没有得到应用的关键因素之一。
此外，车轮对路面的荷载还具有动载性，瞬时性，重复性等特点。这些因素使得碳纤维水泥基材料作为一种机敏材料在路面上的直接应用上存在着较大的困难。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种对承重传导敏感、安装简单的路面承载机敏传导装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种路面承载机敏传导装置，它包括机敏混凝土传感元件1，其特征在于：混凝土试件板2的一面上至少设有两个机敏混凝土传感元件槽4，每一机敏混凝土传感元件槽4中用环氧树脂固定一机敏混凝土传感元件1，且机敏混凝土传感元件1凸出于混凝土试件板2外。
所述的混凝土试件板2的一面上设有两个机敏混凝土传感元件槽4，两个机敏混凝土传感元件槽4分别位于混凝土试件板2的两端部。
本实用新型采用机敏混凝土传感元件1位于混凝土试件板2下，通过受力面积的改变来增大机敏混凝土传感元件1所受压力(如图2所示，混凝土试件板2的上面为受到轮胎压力作用的区域)，增大了灵敏的感应度，能应用于路面实际承载检测，安装简单。本实用新型主要用于组成高速公路测车重的自监控系统。
附图说明
图1是本实用新型的主视图
图2是图1的俯视图
图3是图1沿A-A线剖视图
图4是本实用新型的机敏混凝土传感元件的结构示意图
图5是本实用新型的混凝土试件板的结构示意图
图6是本实用新型应用时的路面混凝土面板的结构示意图
图中：1-机敏混凝土传感元件，2-混凝土试件板，3-电极，4-机敏混凝土传感元件槽，5-路面混凝土面板，6-路面承载机敏传导装置槽，7-走线槽。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种路面承载机敏传导装置，它包括机敏混凝土传感元件1、混凝土试件板2，混凝土试件板2的一面上设有两个机敏混凝土传感元件槽4，两个机敏混凝土传感元件槽4分别位于混凝土试件板2的两端部。每一机敏混凝土传感元件槽4中用环氧树脂固定一机敏混凝土传感元件1，且机敏混凝土传感元件1凸出于(部分露于)混凝土试件板2外。
本实用新型的混凝土试件板2的一面上还可设有三个机敏混凝土传感元件槽4，两个机敏混凝土传感元件槽4分别位于混凝土试件板2的两端部，混凝土试件板2的中部设一机敏混凝土传感元件槽4。
本实用新型的混凝土试件板2的一面上还可根据需要设置三个以上的机敏混凝土传感元件槽4，每一机敏混凝土传感元件槽4中用环氧树脂固定一机敏混凝土传感元件1，且机敏混凝土传感元件1凸出于(部分露于)混凝土试件板2外。
一、机敏混凝土传感元件1的制作：
机敏混凝土传感元件1主要由碳纤维水泥和电极构成，碳纤维水泥浆配比按普通硅酸盐水泥重量份计：水灰比为0.35，碳纤维掺量为总体积的0.3％，硅灰掺量为总重量的10％，甲基纤维素用作分散剂掺量为总重量的0.4％，磷酸三丁脂用作消泡剂掺量为总重量的0.05％，减水剂掺量为总重量的0.8％。
首先要对碳纤维进行表面处理，即用双氧水浸泡碳纤维24小时，在110℃温度下烘干备用；其次，把钢丝网裁剪成4cm×4cm的方块，焊上导线，并涂上环氧树脂，制成电极。在7cm×7cm×7cm模具中浇注的碳纤维水泥浆，震动抹平后把钢丝网电极插入试件当中并使电极间的间隔为5cm(如图4所示)。振动成型后1天脱模，在恒温养护室中养护到28天龄期。碳纤维水泥浆的制作：首先用手把碳纤维尽量分开，注入含分散剂、减水剂、消泡剂的拌和水(分散剂要用沸水溶解后静置12小时)，搅拌3分钟后加入水泥和硅灰，再搅拌3分钟。
机敏混凝土传感元件也可采用现有的，如专利号02132967.2。
二、混凝土试件板2的制作：
制作C50的混凝土试件板，其尺寸为55cm×15cm×15cm。混凝土试件的中埋设两根50mm的钢筋力求能够尽量提品质。C50的混凝土的配合比见表1，采用现有的C50的混凝土配合比。按照图5所示形状制作C50混凝土试件板。
 表1 C50混凝土配合比
设计强度 水 灰 比 砂  率(％)     每立方米混凝土材料用量(kg)
  水泥  水 砂 石 聚丙烯纤维 FDN-1
C50 0.36  36   490  176.4 642 1141 0.9 3.19
三、本实用新型的应用：
本实用新型应用时的路面混凝土面板如图6所示，将路面承载机敏传导装置放置于路面混凝土面板5的路面承载机敏传导装置槽6中，如图2所示，混凝土试件板2的上面为受到轮胎压力作用的区域，即机敏混凝土传感元件1位于下面；并用环氧树脂把路面承载机敏传导装置固定起来，使其与面板四周能够较好的粘结在一起。走线槽7用于放置与电极相连的导线，把导线从指定位置走出来，用胶布把导线包裹好，并在外层涂上一层环氧树脂保护膜；最后把所用引出的导线集合到一起，用水泥混凝土在路边砌筑一个可以自由丌关的小盒子把这些导线接头保护起来，方便以后数据的采集。表2是对路面承载机敏传导装置进行实地检测，当不同的车辆通过时路面承载机敏传导装置的电阻变化率。表3是在加铺了20cm的沥青混凝土后，车辆通过时的电阻变化率，发现机路面承载机敏传导装置仍然能感应到重型车辆的通过。
表2路面承载机敏传导装置的测量数据
编号 测试数据
1 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N0.000   M-0.419L-0.006   M-0.250H-0.819   N0．000M-0.504   H-0.656M-0.250   L-0.120N-0.006
2 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N-0.009   M-0.583H-0.669   H-1.14lH-1.090   N0.000N-0.009   L-0.10lM-0.539   M-0.539N-0.009
3 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N-0.007   H-1.074M-0.499   N-0.007M-O.547   M-0.257H-0.917   L-0.014M-0.416   H-0.643N-0.007
4 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000L-0.006   M-0.231N-0.006   N-0.006H-0.929   H-1.112L-0.032   N-0.006M-0.327   M-0.588N-0.006
表3加铺沥青后路面承载机敏传导装置测量数据
 编号                                         测试数据
  1 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N0.000 M-0.089M-0.065 M-0.078H-0.221 H-0.216N0.000  N0.000L-0.012 M-0.026N0.000
  2 载荷形式  N H N H  M L
电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  0.000N0.000 -0.322M-0.096 0.000M-0.091 -0.302M0.000 -0.081H-0.281 -0.029N0.000
  3 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N0.000 L-0.010H-0.111 N0.000L-0.012 H-0.241N0.000 L-0.012H-0.255 M-0.105N0.000
  4 载荷形式电阻变化率(％)载荷形式电阻变化率(％)  N0.000N0.000 H-0.229M-0.095 M-0.109L-0.009 L-0.015H-0.228 H-0.212M-0.090 M-0.121N0.000
表中：没有载荷为N，小型车辆为L，满载的中型车辆与空载的大型车辆为M，满载的大型车辆为H。

Claims (2)

1.一种路面承载机敏传导装置，它包括机敏混凝土传感元件(1)，其特征在于：混凝土试件板(2)的一面上至少设有两个机敏混凝土传感元件槽(4)，每一机敏混凝土传感元件槽(4)中用环氧树脂固定一机敏混凝土传感元件(1)，且机敏混凝土传感元件(1)凸出于混凝土试件板(2)外。
2.根据权利要求1所述的一种路面承载机敏传导装置，其特征在于：所述的混凝土试件板(2)的一面上设有两个机敏混凝土传感元件槽(4)，两个机敏混凝土传感元件槽(4)分别位于混凝土试件板(2)的两端部。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105300575A (zh) * 2015-12-03 2016-02-03 山东大学 监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法
CN105547538A (zh) * 2016-02-04 2016-05-04 山东大学 一种混凝土结构物应力应变传感器及其监测方法

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