RU203093U1 - Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций - Google Patents
Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций Download PDFInfo
- Publication number
- RU203093U1 RU203093U1 RU2020135125U RU2020135125U RU203093U1 RU 203093 U1 RU203093 U1 RU 203093U1 RU 2020135125 U RU2020135125 U RU 2020135125U RU 2020135125 U RU2020135125 U RU 2020135125U RU 203093 U1 RU203093 U1 RU 203093U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- reinforced concrete
- monitoring
- structures
- state
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
Abstract
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.Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений сенсоров за счет стабилизации их работы при различных условиях окружающей среды и влажности.Сенсор на цементной основе для мониторинга состояния железобетонных конструкций, состоящий из блока, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, и изготавливаемый из цементного раствора с добавлением углеродных нанотрубок и установленными в нем при формовании электродами для измерения полного электрического сопротивления по четырехточечной схеме при подключении крайних электродов к источнику переменного тока, покрытый эпоксидным клеем для снижения зависимости показаний сенсоров от условий окружающей среды, и исключения колебаниях их электрического сопротивления при изменении влажности.
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.
Известно устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций (Патент РФ №184406 кл. G01N 27/20 (2018.08), 2018 г.). Полезная модель обеспечивает повышение эффективности работы устройства при использовании на растянутых участках конструкций. 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). 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.
Известно устройство «Piezoceramic-based smart aggregate for unified performance monitoring of concrete structures («Умное» устройство на основе пъезокерамики для мониторинга бетонных конструкций)» (патент US №20080034884). Изобретение представляет собой устройство контроля рабочих характеристик (на основе пьезоэлектричества) для бетонных конструкций. Устройство непосредственно встраивается в бетонную конструкцию в желаемом месте перед отливкой и может быть использован не только для мониторинга прочности бетона, но и для мониторинга обнаружения трещин и повреждений бетонной конструкции в процессе эксплуатации. Устройство изготавливается путем помещения пластины, обладающей пьезорезистивными свойствами в небольшой кубический бетонный блок, встраиваемый непосредственно в бетонную конструкцию в процессе изготовления (рис. 2). Пластина может быть изготовлена из различных пьезокерамических материалов, например цирконата-титаната свинца (ЦТС). Для защиты пьезоэлектрической пластины от воды и влаги она покрывается водонепроницаемыми слоями.
Также известно устройство «Chemo-thermo-piezoresistive highly sensing smart cement with integrated real-time monitoring system (Химико-термо-пьезорезистивный высокочувствительный сенсор на основе «умного» цемента с интегрированным устройством для мониторинга в режиме реального времени)» (патент № WO 2017/011460 А1). Изобретение предназначено для мониторинга свойств цемента в промышленном и гражданском строительстве. Химико-термо-пьезорезистивное поведение «умного» цемента - цемента, модифицированного проводящими наполнителями, используется при создании датчика контроля напряжений, температуры, образования и раскрытия трещин, загрязнения цемента на всех этапах строительства и в период эксплуатации. Используется цемент, модифицированный проводящим наполнителем, содержащим диспергированные углеродные, базальтовые волокна или их смеси в количестве от 0,03% до 0,1% от объема. Разделение и распределение наполнителя является основным фактором, определяющим эффективность его использования в качестве проводящей добавки. В связи с этим диспергирование волокон в цементе предлагается выполнять двумя способами: смешивая или с водой или с цементом с предварительной обработкой растворами поверхностно-активных веществ.
Общим недостатком перечисленных решений является зависимость их показаний от условий окружающей среды, выражающаяся в колебаниях их электрического сопротивления при изменении влажности.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принято устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций (патент РФ №182473 кл. G01L 1/18 (2006.01); G01N 27/00 (2006.01); В82В 3/00 (2006.01), 2018 г.). Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержит блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, при этом цементный блок изготовлен из смеси воды, цемента, песка, микрокремнезема (МК), взятых при соотношении В:Ц:П:МК=0,45:1:1:0,15, и углеродных нанотрубок в количестве 1% от массы цемента.
К недостаткам прототипа относится ухудшение эксплуатационных характеристик, обусловленное понижением достоверности измерений вследствие воздействия влажности.
Задача полезной модели заключается в усовершенствовании устройства для мониторинга состояния железобетонных конструкций, позволяющем улучшить его эксплуатационные характеристики.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений сенсоров за счет стабилизации их работы при различных условиях окружающей среды и влажности.
Технический результат достигается тем, что устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, изготовленный из смеси воды, цемента, песка, микрокремнезема (МК), взятых при соотношении В:Ц:П:МК=0,45:1:1:0,15, и углеродных нанотрубок в количестве 1% от массы цемента покрывается слоем эпоксидного клея толщиной от 0,1 до 0,5 мм. Покрытие эпоксидным клеем снижает зависимость показаний сенсоров от условий окружающей среды и исключает колебаниях их электрического сопротивления при изменении влажности.
Улучшение эксплуатационных характеристик достигается за счет покрытия поверхности сенсора эпоксидным клеем, что исключает влияние влажности на результаты измерения.
Уменьшение толщины клеевого слоя может привести к его повреждению при бетонировании конструкции, в которую встраивается сенсор. Увеличение толщины клеевого слоя может привести к несоответствию напряжений в исследуемой конструкции и сенсоре из-за значительного ослабления контакта сенсора с бетоном конструкции.
На фиг. 1 и фиг. 2 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 нанотрубок в количестве 1% от массы цемента, что придает цементному раствору пьезорезистивные свойства с высоким коэффициентом тензочувствительности, 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. Блок 1 покрыт слоем эпоксидного клея 4.
Для изготовления цементного камня предварительно подготавливается сухая смесь цемента, песка, микрокремнезема, взятых при соотношении Ц:П:МК=1:1:0,15. Углеродные нанотрубки 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 нанотрубок, образующихся в результате действия сил Ван-дер-Ваальса, суспензия подвергается ультразвуковой обработке в течение 5 мин.
После формования образцы выдерживаются 28 суток при нормальных условиях для набора прочности, затем производится сушка образцов в печи при температуре 100-110°С до стабилизации массы. После этого, образцы покрываются слоем эпоксидного клея толщиной от 0,1 до 0,5 мм, позволяющим производить тщательную изоляцию образца по всей поверхности. После отверждения клея устройство готово к использованию.
Claims (1)
- Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, изготовленный из смеси воды, цемента, песка, микрокремнезема (МК), взятых при соотношении В:Ц:П:МК=0,45:1:1:0,15, и углеродных нанотрубок в количестве 1% от массы цемента, отличающееся тем, что на поверхность блока цементного камня должна быть установлена защитная оболочка в виде покрытия слоем эпоксидного клея толщиной от 0,1 до 0,5 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135125U RU203093U1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135125U RU203093U1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203093U1 true RU203093U1 (ru) | 2021-03-22 |
Family
ID=75169654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135125U RU203093U1 (ru) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203093U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113189146A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-30 | 国网甘肃省电力公司经济技术研究院 | 一种导电混凝土接地网监测大地裂隙滑坡的装置及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103024940A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 山东科技大学 | 碳纳米管水泥基复合材料传感器测试系统 |
WO2014063141A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Yi-Lung Mo | Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures |
RU2544355C2 (ru) * | 2013-03-18 | 2015-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") | Способ производства наноцемента и наноцемент |
RU182473U1 (ru) * | 2018-01-10 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций |
-
2020
- 2020-10-26 RU RU2020135125U patent/RU203093U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014063141A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Yi-Lung Mo | Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures |
CN103024940A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 山东科技大学 | 碳纳米管水泥基复合材料传感器测试系统 |
RU2544355C2 (ru) * | 2013-03-18 | 2015-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") | Способ производства наноцемента и наноцемент |
RU182473U1 (ru) * | 2018-01-10 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113189146A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-30 | 国网甘肃省电力公司经济技术研究院 | 一种导电混凝土接地网监测大地裂隙滑坡的装置及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demircilioğlu et al. | Temperature and moisture effects on electrical resistance and strain sensitivity of smart concrete | |
Wen et al. | Electrical-resistance-based damage self-sensing in carbon fiber reinforced cement | |
Li et al. | Multifunctional self-sensing and ductile cementitious materials | |
US11891335B2 (en) | Multi-functional cementitious materials with ultra-high damage tolerance and self-sensing ability | |
Vaidya et al. | Strain sensing of carbon fiber reinforced geopolymer concrete | |
Teomete | The effect of temperature and moisture on electrical resistance, strain sensitivity and crack sensitivity of steel fiber reinforced smart cement composite | |
Pan et al. | Stress and strain behavior monitoring of concrete through electromechanical impedance using piezoelectric cement sensor and PZT sensor | |
Wang et al. | Evaluation of damage and repair rate of self-healing microcapsule-based cementitious materials using electrochemical impedance spectroscopy | |
RU203093U1 (ru) | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций | |
CN101915629A (zh) | 抗冻型水泥基应力传感器元件 | |
Gonzalez et al. | Multifunctional cement composites enhanced with carbon nanotube thin film interfaces | |
Zhang et al. | Real-time monitoring of humidity inside concrete structures utilizing embedded smart aggregates | |
Vlachakis et al. | Investigation of the compressive self-sensing response of filler-free metakaolin geopolymer binders and coatings | |
Kumar et al. | Detection of deformation induced electromagnetic radiation from cement-barium titanate composite under impact loading | |
Kumar et al. | Electromagnetic radiation detection in cement-mortar/lead zirconate titanate composites using drop-weight impact technique | |
Monteiro et al. | Carbon nanoparticles cement-based materials for service life monitoring | |
Pazdera et al. | Measuring of concrete properties during hardening | |
Bansal et al. | Model based corrosion assessment in rebars of different fly ash blended concrete using piezo sensors | |
Li et al. | Effect of capillary water absorption on electrical resistivity of concrete with coal gangue ceramsite as coarse aggregates | |
Zhu et al. | Piezoelectric actuator/sensor wave propagation based nondestructive active monitoring method of concrete structures | |
Li et al. | Effect of styrene-butadiene rubber on the electrical properties of carbon black/cement mortar | |
RU182473U1 (ru) | Устройство для мониторинга состояния железобетонных конструкций | |
Kadhim et al. | Mechanical and Piezoresistive Properties of Fibre Reinforced Concrete Pavement | |
Zou et al. | Two-dimensional water seepage monitoring in concrete structures using smart aggregates | |
Wang et al. | Effect of HPMC on the Piezoresistivity of Smart Concrete Aggregate with Z Shape |