一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，该系统包括温度测试装置和电阻读数仪器；温度测试装置和电阻读数仪器连接。将纳米水泥温度传感器埋入拱桥劲性骨架外包混凝土内部相应部位测试其温度特征值；将纳米水泥温度传感器埋入拱桥劲性骨架外包混凝土内部测试其温度以观察浇筑混凝土的温度并随时根据其温度变化就行调整或应急处理；将纳米温度传感器通过捆绑于劲性骨架和钢筋上固定，以测试纵横向混凝土温度；对纳米水泥温度传感器采取了使用阻挡粗骨料与温度传感器接触的钢筋笼保护措施。对纳米水泥应力应变传感器制作方式简化节能，且采取了两点极法测试其电阻与电阻之间的关系，相比于四电极法操作更简便。

【技术实现步骤摘要】
一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统
本技术涉及土木工程拱桥中应用劲性骨架外包混凝土的温度监测的相关
，具体涉及一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器温度监测系统。
技术介绍
混凝土拱桥施工的最大难点是拱圈施工，其中劲性骨架法能够将大重量混凝土拱的架设转化为轻重量劲性拱骨架的架设，大大提高混凝土拱桥的跨越能力，并降低施工费用，成为国内外大跨度混凝土拱桥发展的主流方向。混凝土拱桥劲性骨架法，是指在拱圈(拱肋)成型过程中，先用无支架方法施工劲性骨架成拱，然后以劲性骨架作为支架浇注拱圈(拱肋)的外包混凝土，形成完整的拱圈(拱肋)。外包混凝土浇注方量大，表面积大，此外，拱桥在施工过程和成桥后，拱肋在日照、大气温度变化等环境因素影响下拱肋的截面温度场也随之变化。所以拱肋截面温度场在空间上呈不均匀非线性分布，在时间上处于不断变化之中。不均匀的温度分布将使拱肋截面产生温度自温度，随时间变化的等效均匀温度场会在超静定拱中产生温度内力和温度温度，导致混凝土开裂或破坏。因此测量拱桥的劲性骨架外包混凝土的温度分布对保证外包混凝土的浇筑质量非常有必要。在工程现场检测中，传统的温度传感器是温度计、热电偶、光纤光栅温度传感器等，温度计与热电偶准确性低、精度不够，而光纤光栅温度传感器价格昂贵，国内尚没有内埋式测量混凝土温度的理想传感器。碳纳米管充当水泥材料的增强体，可使碳纳米管水泥基复合材料具有较好电阻性能及压敏效应，掺量为0.5％的碳纳米管就可以使得相应的水泥基材料电阻率降低至几百欧姆。碳纳米管水泥基复合材料的压阻特性研究结果显示该复合材料电阻随压应力改变而变化，稳定可靠，可作为传感器应用于土木工程结构。且新型纳米水泥温度传感器并没有在拱桥劲性骨架混凝土中有过应用。专利CN103674300B公开了一种温度传感器的制备方法，该专利技术公开了一种混凝土相容性好的温度传感器，强度高、韧性好，且可连续敷设。适用于水利大坝、公路或建筑物的内部长期温度监测；布设方案：将碳纳米管、分散剂(OP-10，与碳纳米管等质量)加入水中，超声分散，得到均匀的碳纳米管分散液；分散过程具体如下：先将分散剂加入水中，超声分散1-2min，超声功率100w；再加入碳纳米管，超声工作3s、停1s，超声时间为60-90min，超声功率100w，这样既保证碳纳米管均匀分散在水中，还保证碳纳米管不会被超声波打断，缩小长径比。②将碳纳米管分散液与水泥搅拌后装入尺寸为20mm×20mm×80mm的模具中，之后将四个不锈钢网电极沿长度方向，分别在10mm，30mm,50mm,70mm处垂直插入模具中，1天后拆模，标准养护28天，得到碳纳米管/水泥基复合材料温度传感器元件；碳纳米管质量为水泥质量的0.05％-1％，水灰比为0.4；③成型可开启混凝土结构，其强度略高于周围混凝土强度，尺寸略大于碳纳米管/水泥基复合材料温度传感器，起到保护碳纳米管/水泥基复合材料不受外界温度影响的作用；④将碳纳米管/水泥基复合材料温度传感器元件置入两个L形可开启混凝土结构中(闭合后呈中空的长方体形)，空隙处填充聚氨酯固定，制得温度传感器。温度测试：碳纳米管/水泥基复合材料的电阻率值随温度单调变化，且当温度降低时，其电阻率值呈现良好的可回复性(在升降温过程中，碳纳米管/水泥基复合材料的电阻率值曲线基本重合)，绘制电阻率-温度的标准曲线，再直接采用万用表测量碳纳米管/水泥基复合材料的电阻率，可得出环境温度，具有试验装置简单，测试结果准确，适用于水利大坝、公路或建筑物等内部长期温度监测的传感器，强度高、韧性好，耐久性好，且可连续敷设。由于碳纳米管/水泥基复合材料及混凝土成分相似，所以相容性较好，且连续敷设对于混凝土性能影响不大；当碳纳米管掺量为0.05％时，水泥砂浆的强度可提高10-20％；由于碳纳米管的高长径比以及纤维桥联及拔出效应，加入水泥基中，可提高其韧性；由于碳纳米管的尺寸效应和渗透结晶效应，可渗入到细孔中，使得其耐久性提高。该碳纳米管/水泥基复合材料，制备方式较复杂耗能；该碳纳米管/水泥基复合材料，尚没有在拱桥劲性骨架外包混凝土中进行实际温度监测的应用。
技术实现思路
本技术的目的在于将纳米水泥温度传感器埋入拱桥劲性骨架外包混凝土内部相应部位测试其温度特征值；将纳米水泥温度传感器埋入拱桥劲性骨架外包混凝土内部测试其温度以观察浇筑混凝土的温度并随时根据其温度变化就行调整或应急处理；将纳米温度传感器通过捆绑于劲性骨架和钢筋上固定，以测试纵横向混凝土温度；对纳米水泥温度传感器采取了使用阻挡粗骨料与温度传感器接触的钢筋笼保护措施。对纳米水泥应力应变传感器制作方式简化节能，且采取了两点极法测试其电阻与电阻之间的关系，相比于四电极法操作更简便。本技术采用的技术方案为一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，该系统包括温度测试装置和电阻读数仪器；温度测试装置和电阻读数仪器连接。温度测试装置包括纳米水泥温度传感器元件4、搭载支架2和拱桥劲性骨架外包混凝土1；拱桥劲性骨架外包混凝土1在浇筑时候，沿拱桥劲性骨架外包混凝土1的横向和纵向布设搭载支架2，搭载支架2上固定有纳米水泥温度传感器元件4。纳米水泥温度传感器元件4包括传感器模具、电缆线3、不锈钢网电极5、碳纳米管7和水泥混凝土6；传感器模具中预填充有水泥混凝土6，碳纳米管7分散在水泥混凝土6中，两块不锈钢网电极5沿水泥混凝土6的长度方向布设，每块不锈钢网电极5与电缆线3焊接连接；电缆线3与电阻读数仪器连接。电阻读数仪器能够用数据采集仪替换。纳米水泥温度传感器元件4的外围设有硬质塑料保护管，硬质塑料保护管为镂有透孔的结构，镂有透孔的孔径小于拱桥劲性骨架外包混凝土1的粗骨料粒径。与现有技术相比较，本技术采用了新型纳米水泥温度传感器测试装置测试拱桥劲性骨架外包混凝土的温度，节省了现场财力物力的支出耗费；本技术统一测试位置方向布置2-3个温度传感器测试装置测试拱桥劲性骨架外包混凝土的温度，提高了拱桥劲性骨架外包混凝土测试温度的精确度和可靠性；本技术采用新型的纳米水泥温度传感器测试装置测试拱桥劲性骨架外包混凝土的温度，能够监测现场浇筑外包混凝土的质量，指导现场外包混凝土的浇筑实施；本技术对纳米水泥温度传感器采取了使用阻挡粗骨料与温度传感器接触的钢筋笼保护措施，以免粗骨料在浇筑混凝土时对温度传感器造成破坏。本技术的纳米水泥温度传感器采取了两点极法测试其电阻与温度之间的关系，相比于四电极法操作更简便。附图说明图1是本技术的结构原理图。图2是本技术的纳米水泥温度传感器元件的结构图。图3是本技术的应用示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细描述说明。如图1-2所示，一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，该系统包括应变测试装置和电阻读数仪器；温度测试装置和电阻读数仪器连接。温度测试装置包括纳米水泥温度传感器元件4、搭载支架2和拱桥劲性骨架外包混凝土1；拱桥劲性骨架外包混凝土1在浇筑时候，沿拱桥劲性骨架外包混凝土1的横向和纵向布设搭载支架2，搭载支架2上固定有纳米水泥温度传感器元件4。纳米水泥温度传感器元件4包括传感器模具、电缆线3、不锈钢网电极5、碳纳米管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，其特征在于：该系统包括温度测试装置和电阻读数仪器；温度测试装置和电阻读数仪器连接；温度测试装置包括纳米水泥温度传感器元件(4)、搭载支架(2)和拱桥劲性骨架外包混凝土(1)；拱桥劲性骨架外包混凝土(1)在浇筑时候，沿拱桥劲性骨架外包混凝土(1)的横向和纵向布设搭载支架(2)，搭载支架(2)上固定有纳米水泥温度传感器元件(4)。

【技术特征摘要】
1.一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，其特征在于：该系统包括温度测试装置和电阻读数仪器；温度测试装置和电阻读数仪器连接；温度测试装置包括纳米水泥温度传感器元件(4)、搭载支架(2)和拱桥劲性骨架外包混凝土(1)；拱桥劲性骨架外包混凝土(1)在浇筑时候，沿拱桥劲性骨架外包混凝土(1)的横向和纵向布设搭载支架(2)，搭载支架(2)上固定有纳米水泥温度传感器元件(4)。2.根据权利要求1所述的一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统，其特征在于：纳米水泥温度传感器元件(4)包括传感器模具、电缆线(3)、不锈钢网电极(5)、碳纳米管(7)和水泥混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙胜伟，黄欣，袁帅，赵静波，
申请(专利权)人：中铁十八局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12