RU184406U9 - Device for monitoring the state of reinforced concrete structures - Google Patents

Device for monitoring the state of reinforced concrete structures Download PDF

Info

Publication number
RU184406U9
RU184406U9 RU2018120563U RU2018120563U RU184406U9 RU 184406 U9 RU184406 U9 RU 184406U9 RU 2018120563 U RU2018120563 U RU 2018120563U RU 2018120563 U RU2018120563 U RU 2018120563U RU 184406 U9 RU184406 U9 RU 184406U9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
structures
reinforced concrete
block
monitoring
unit
Prior art date
Application number
RU2018120563U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU184406U1 (en
Inventor
Мурат Мухамедович Тамов
Георгий Ревазович Табагуа
Мухамед Алиевич Тамов
Максим Андреевич Аксенов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2018120563U priority Critical patent/RU184406U9/en
Publication of RU184406U1 publication Critical patent/RU184406U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU184406U9 publication Critical patent/RU184406U9/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20Investigating the presence of flaws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к неразрушающему контролю и может быть использована для мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонных строительных конструкций, например, сборных и монолитных колонн и ригелей зданий и сооружений, а также для мониторинга интенсивности автомобильного движения. Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, при этом длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня). Полезная модель обеспечивает повышение эффективности работы устройства при использовании на растянутых участках конструкций. 1 ил.The utility model relates to non-destructive testing and can be used to monitor the stress-strain state (VAT) of reinforced concrete building structures, for example, precast and monolithic columns and crossbars of buildings and structures, as well as to monitor the intensity of automobile traffic. A device for monitoring reinforced concrete structures containing a block of cement stone having the shape of a rectangular parallelepiped with electrodes installed in it and connected to a current source, while the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, comparable with the size of coarse aggregate (crushed stone) . The utility model provides increased efficiency of the device when used on stretched sections of structures. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонных строительных конструкций, например, сборных и монолитных колонн и ригелей зданий и сооружений, а также для мониторинга интенсивности автомобильного движения.The utility model relates to the field of non-destructive testing and can be used to monitor the stress-strain state (VAT) of reinforced concrete building structures, for example, precast and monolithic columns and crossbars of buildings and structures, as well as to monitor the intensity of automobile traffic.

Известна система мониторинга технического состояния зданий и сооружений (патент РФ №66525, кл. G01M 7/00, 2007 г.), содержащая блок ударного устройства, блок вибродатчиков и блок обработки выходной информации, при этом дополнительно включены блок измерения ускорений колебаний объекта, и/или блок измерения скоростей колебаний объекта, и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок контроля трещин, стыков и швов, и/или блок измерения геодезических параметров и блок градации выходной информации. Линиями связи функциональных блоков системы могут являться проводные и беспроводные связи или их сочетание.A known system for monitoring the technical condition of buildings and structures (RF patent No. 66525, class G01M 7/00, 2007), comprising a block of the percussion device, a block of vibration sensors and a block for processing output information, while an additional unit for measuring acceleration of vibrations of the object is included, and / or an object vibration velocity measuring unit, and / or an object vibration amplitude measuring unit, and / or a slope measuring unit, and / or a deflection measuring unit, and / or a voltage measuring unit, and / or a load measuring unit, and / or a measuring unit absolute and unequal sludge, and / or a unit for monitoring cracks, joints and seams, and / or a unit for measuring geodetic parameters and a gradation block for output information. The communication lines of the functional blocks of the system may be wired and wireless communications, or a combination thereof.

Известна также система мониторинга изменения состояния несущих конструкций зданий и сооружений (патент РФ №123949, кл. G01M 7/00, 2013 г.), представляющая собой пространственно распределенные блоки, функционально объединенные между собой, и включающая в себя блок измерения ускорений колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения изменения зависимостей динамических характеристик, блок определения собственных частот и амплитуд колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения форм колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок синхронизации, блок привязки точного времени, блок измерения наклонов, блок сепарации, блок определения прогибов несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения неравномерности осадок опор несущих конструкций зданий и сооружений, блок измерений линейных перемещений, блок измерения деформаций, блок определения напряжений несущих конструкций зданий и сооружений, блок измерения геодезических параметров, блок измерения влажности, блок измерения температуры, блок самодиагностики, блок калибровки, блок записи и хранения информации, блок обработки и визуализации информации, блок градации выходной информации, блок передачи информации, и не менее одного источника резервного питания, причем все упомянутые блоки подключены к шинам передачи данных, шинам управления и шинам питания.Also known is a monitoring system for changing the state of load-bearing structures of buildings and structures (RF patent No. 123949, class G01M 7/00, 2013), which is a spatially distributed blocks functionally combined with each other, and includes a unit for measuring the acceleration of vibrations of load-bearing structures buildings and structures, the unit for determining changes in the dependencies of dynamic characteristics, the unit for determining the natural frequencies and amplitudes of the oscillations of the supporting structures of buildings and structures, the unit for determining the forms of vibration of the supporting functions of buildings and structures, synchronization unit, exact time reference unit, slope measuring unit, separation unit, deflection determination unit for load-bearing structures of buildings and structures, unevenness determination unit for settlement precipitation of bearing structures of buildings and structures, linear displacement measurement unit, deformation measurement unit, block determining the stresses of the supporting structures of buildings and structures, a unit for measuring geodetic parameters, a unit for measuring humidity, a unit for measuring temperature, a unit for self-diagnosis, a unit for calibrating , an information recording and storage unit, an information processing and visualization unit, an output information gradation unit, an information transfer unit, and at least one backup power supply, all of which are connected to data transmission buses, control buses, and power buses.

Общим недостатком перечисленных решений является необходимость установки датчиков на поверхность исследуемых конструкций, которые под влиянием внешних факторов выходят из строя. Кроме этого, общая стоимость самих датчиков и используемых вместе с ними систем сбора данных достаточно высока.A common drawback of these solutions is the need to install sensors on the surface of the studied structures, which, under the influence of external factors, fail. In addition, the total cost of the sensors themselves and the data collection systems used with them is quite high.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принята система мониторинга бетонных конструкций, состоящая из выполненных из стальных сеток с мелкой ячейкой электродов, размещенных в цементном блоке, изготовленном из цемента, заполнителей, микрокремнезема, суперпластификатора и/или углеродных нановолокон (патент США №9797937).As a prototype of the proposed utility model, a concrete structure monitoring system consisting of steel meshes with a fine mesh of electrodes placed in a cement block made of cement, aggregates, silica fume, superplasticizer and / or carbon nanofibers (US Pat. No. 9797937) was adopted.

К недостаткам прототипа следует отнести невысокую эффективность работы в случае размещения устройства в растянутой зоне исследуемой конструкций, обусловленную низким сцеплением с окружающим цементным камнем.The disadvantages of the prototype include low operating efficiency in the case of placement of the device in the stretched zone of the investigated structures, due to low adhesion to the surrounding cement stone.

Задача полезной модели заключается в усовершенствовании устройства для мониторинга состояния железобетонных конструкций, позволяющем повысить качество работы, а также расширить арсенал средств подобного назначения.The objective of the utility model is to improve the device for monitoring the state of reinforced concrete structures, which allows to improve the quality of work, as well as expand the arsenal of tools for this purpose.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства при использовании не только на сжатых, но и на растянутых участках конструкций.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the device when used not only on compressed, but also on stretched sections of structures.

Технический результат достигается тем, что устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержит блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, при этом длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня).The technical result is achieved by the fact that the device for monitoring reinforced concrete structures contains a block of cement stone having the shape of a rectangular parallelepiped with electrodes installed in it and connected to a current source, while the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, comparable with size of coarse aggregate (crushed stone).

Выполнение длинных вертикальных сторон блока с волнистой поверхностью с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня), обеспечивает надежное сцепление сенсора с окружающим цементным камнем и позволяет повысить эффективность работы для контроля состояния не только сжатых, но и на растянутых участках железобетонных конструкций.The implementation of the long vertical sides of the block with a wavy surface with a profile height of 15 mm, commensurate with the size of the coarse aggregate (crushed stone), provides reliable adhesion of the sensor to the surrounding cement stone and can improve the efficiency for monitoring the condition of not only compressed, but also on stretched sections of reinforced concrete structures .

Указанный признак позволяет повысить качество работы сенсора, а также расширить арсенал средств подобного назначения.This feature allows you to improve the quality of the sensor, as well as expand the arsenal of tools for this purpose.

На фиг. 1 приведена схема устройства для мониторинга состояния железобетонных конструкций, состоящего из блока 1, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда и изготавливаемого из смеси воды, цемента, песка, микрокремнезема (МК), взятых при соотношении В:Ц:П:МК=0,45:1:1:0,15 с добавлением углеродных нановолокон в количестве 1% от массы цемента с установленными в нем при формовании электродами 2,3 для измерения полного электрического сопротивления по четырехточечной схеме при подключении крайних электродов 2 к источнику переменного тока, при этом длинные вертикальные стороны 4 блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, обеспечивающую надежное сцепление сенсора с окружающим цементным камнем и позволяющую применять его для контроля состояния не только сжатых, но и растянутых зон железобетонных конструкций.In FIG. 1 is a diagram of a device for monitoring the state of reinforced concrete structures, consisting of block 1, having the shape of a rectangular parallelepiped and made of a mixture of water, cement, sand, silica fume (MK), taken at a ratio of B: C: P: MK = 0.45: 1 : 1: 0.15 with the addition of carbon nanofibers in an amount of 1% by weight of cement with electrodes 2,3 installed in it for molding to measure the total electrical resistance using a four-point circuit when connecting the extreme electrodes 2 to an alternating current source, while s vertical sides of the block 4 have a wavy surface with a profile height of 15 mm, the sensor provides reliable adhesion to the surrounding cement matrix and allows it to monitor the status not only compressed, but also stretched zones of reinforced concrete structures.

Для изготовления цементного камня предварительно подготавливается сухая смесь цемента, песка, микрокремнезема, взятых при соотношении Ц:П:МК=1:1:0,15. Углеродные нановолокна в количестве 1% от массы цемента размешиваются в воде, взятой в количестве 45% от массы цемента, после чего полученной суспензией затворяется сухая смесь. Для диспергирования агломератов углеродных нановолокон, образующихся в результате действия сил Ван-дер-Ваальса, суспензия подвергается ультразвуковой обработке в течение 5 мин (Хузин А.Ф., Рахимов Р.З., Габидуллин М.Г., Диспергируемость глобул многослойных углеродных нанотрубок различных производителей // Известия КГАСУ. - Казань: 2015. - С. 164-171; Alsharef J., Taha M.R., Khan T.A. Physical Dispersion of Nanocarbons in Composites - A Review // Technology Journal. - 2017. - №79. - C. 69-81 и др.). Формование блока цементного камня производится в опалубке, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда, длинные вертикальные стороны которого имеют волнистый профиль (фиг. 1).For the manufacture of cement stone, a dry mixture of cement, sand, silica fume, taken at a ratio of C: P: MK = 1: 1: 0.15, is preliminarily prepared. Carbon nanofibers in the amount of 1% by weight of cement are mixed in water taken in the amount of 45% by weight of cement, after which the dry mixture is closed by the suspension obtained. To disperse agglomerates of carbon nanofibers resulting from the action of Van der Waals forces, the suspension is subjected to ultrasonic treatment for 5 min (Khuzin A.F., Rakhimov R.Z., Gabidullin M.G., Dispersibility of globules of multilayer carbon nanotubes of various manufacturers // Izvestiya KGASU. - Kazan: 2015. - S. 164-171; Alsharef J., Taha MR, Khan TA Physical Dispersion of Nanocarbons in Composites - A Review // Technology Journal. - 2017. - No. 79. - C 69-81 and others). The formation of a block of cement stone is carried out in a formwork having the shape of a rectangular parallelepiped, the long vertical sides of which have a wavy profile (Fig. 1).

Перед применением для натурного контроля НДС полноразмерных конструкций или мониторинга интенсивности дорожного движения набравшее прочность устройство необходимо откалибровать в лабораторных условиях. Для этого следует провести серию нагружений в прессе, установив при этом фактическую зависимость сопротивления сенсора от действующих в нем напряжений. При калибровке следует также определить частоту переменного тока, при которой угол сдвига фаз тока и напряжения в цепи будет минимальным, так как это будет соответствовать максимальному вкладу активного сопротивления в полное сопротивление цепи.Before using full-sized structures for monitoring full-scale VAT monitoring or monitoring traffic intensity, a device that has gained strength must be calibrated in the laboratory. To do this, a series of press loads should be carried out, while establishing the actual dependence of the sensor resistance on the stresses acting in it. During calibration, you should also determine the frequency of the alternating current at which the phase angle of the current and voltage in the circuit will be minimal, since this will correspond to the maximum contribution of the active resistance to the total resistance of the circuit.

За счет наличия волнистой поверхности 4 с высотой профиля 15 мм цементному блоку 1 передаются деформации окружающего его материала. В связи с этим мероприятия по мониторингу НДС исследуемой железобетонной конструкции или дорожного полотна сводятся к наблюдению за изменением электрического сопротивления блока 1. Для этого к электродам 2, 3 устройства по четырехточечной схеме подключается измеритель импеданса. Через внешние электроды 2 в блоке 1 возбуждается переменный ток с частотой, установленной в результате калибровки устройства. Удельное сопротивление определяется на участке блока 1 между внутренними электродами 3. По величине изменения удельного сопротивления производится оценка изменения НДС железобетонной конструкции или дорожного полотна. Для выполнения мониторинга НДС железобетонных конструкций устройство фиксируется на арматурном каркасе в опалубке перед началом бетонирования. Для мониторинга интенсивности автомобильного движения устройство располагается в верхнем слое дорожного полотна.Due to the presence of a wavy surface 4 with a profile height of 15 mm, the deformation of the surrounding material is transmitted to the cement block 1. In this regard, measures for monitoring the VAT of the reinforced concrete structure or roadway under investigation are reduced to observing a change in the electrical resistance of unit 1. For this, an impedance meter is connected to the electrodes 2, 3 of the device in a four-point circuit. Through external electrodes 2 in block 1, an alternating current is excited with a frequency set as a result of the calibration of the device. The resistivity is determined on the section of block 1 between the internal electrodes 3. The change in resistivity is estimated change in the VAT of the reinforced concrete structure or roadbed. To perform the VAT monitoring of reinforced concrete structures, the device is fixed on the reinforcing cage in the formwork before concreting. To monitor the intensity of car traffic, the device is located in the upper layer of the roadway.

Claims (1)

Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, отличающееся тем, что длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня).A device for monitoring reinforced concrete structures containing a block of cement stone having the shape of a rectangular parallelepiped with electrodes installed in it and connected to a current source, characterized in that the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, comparable with the size of a large aggregate ( crushed stone).
RU2018120563U 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures RU184406U9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100931U Division RU182473U1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU184406U1 RU184406U1 (en) 2018-10-24
RU184406U9 true RU184406U9 (en) 2018-12-07

Family

ID=63923254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184406U9 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU151955U1 (en) * 2014-07-09 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR DETERMINING THE CORROSION STATE OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
KR20160073757A (en) * 2014-12-17 2016-06-27 조선대학교산학협력단 Method for monitering chloride penetration into reinforced concrete with high conductive cement composite
KR20160074186A (en) * 2014-12-18 2016-06-28 조선대학교산학협력단 Method for monitering crack propagation into reinforced concrete with high conductive cement composite
US9797937B2 (en) * 2012-10-19 2017-10-24 University Of Houston Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9797937B2 (en) * 2012-10-19 2017-10-24 University Of Houston Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures
RU151955U1 (en) * 2014-07-09 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR DETERMINING THE CORROSION STATE OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
KR20160073757A (en) * 2014-12-17 2016-06-27 조선대학교산학협력단 Method for monitering chloride penetration into reinforced concrete with high conductive cement composite
KR20160074186A (en) * 2014-12-18 2016-06-28 조선대학교산학협력단 Method for monitering crack propagation into reinforced concrete with high conductive cement composite

Also Published As

Publication number Publication date
RU184406U1 (en) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dan et al. Experimental investigation on dynamic response of asphalt pavement using SmartRock sensor under vibrating compaction loading
Monteiro et al. A pressure-sensitive carbon black cement composite for traffic monitoring
Saiidi et al. Prestress force effect on vibration frequency of concrete bridges
Azenha et al. Measurement of concrete E-modulus evolution since casting: A novel method based on ambient vibration
D’Alessandro et al. Static and Dynamic Strain Monitoring of Reinforced Concrete Components through Embedded Carbon Nanotube Cement‐Based Sensors
Zhou et al. Characterizing the effect of compressive damage on transport properties of cracked concretes
Pan et al. Stress and strain behavior monitoring of concrete through electromechanical impedance using piezoelectric cement sensor and PZT sensor
Monteiro et al. Dynamic sensing properties of a multifunctional cement composite with carbon black for traffic monitoring
CN106169002A (en) A kind of railroad bridge high-strength concrete shrinks Forecasting Methodology
Lan et al. Strength and shrinkage properties of cement stabilized macadam bases incorporating 0–2.36 millimetre recycled fine aggregate
CN106738205A (en) A kind of cement stabilizing crushing gravel mixing proportion design method based on vibration test
Kim et al. Development of a smart concrete block with an eccentric load sensing capacity
Vipulanandan et al. Characterizing the pulse velocity and electrical resistivity changes in concrete with piezoresisitive smart cement binder using Vipulanandan models
Li et al. Creep model of high-strength high-performance concrete under cyclic loading
Gonzalez et al. Multifunctional cement composites enhanced with carbon nanotube thin film interfaces
RU182473U1 (en) Device for monitoring the state of reinforced concrete structures
Liu et al. Resistivity signature of graphene-based fiber-reinforced composite subjected to mechanical loading
Harwalkar et al. Laboratory and field investigations on high-volume fly ash concrete for rigid pavement
Schulz-Poblete et al. The influence of soil suctions on the deformation characteristics of railway formation materials
RU184406U9 (en) Device for monitoring the state of reinforced concrete structures
Tian et al. Self-sensing study of stress in low-doped carbon fiber reinforced hydraulic concrete
Monteiro et al. Carbon nanoparticles cement-based materials for service life monitoring
Metaxa et al. Carbon nanotube reinforced mortar as a sensor to monitor the structural integrity of restored marble epistyles under shear
Gabryś et al. Torsional shear device for testing the dynamic properties of recycled material
Patel et al. Experiments on partial replacement of coconut shell as coarse aggregate in concrete

Legal Events

Date Code Title Description
TH91 Specification republication (utility model)