一种内含自适应封头的混凝土自修复系统技术方案

本发明专利技术涉及一种内含自适应封头的混凝土自修复系统，包括封装有修复剂的封装容器，在封装容器内壁贴合有应变片，应变片连接有单片机，应变片设置有一个或多个，若为多个应变片，则多个应变片分别检测多个位置的应变；封装容器为两端设置有开口的柱形容器，柱形容器的两端开口处设置有自适应封头；自适应封头包括端盖和靠近端盖并置于封装容器内的滑块，滑块设置于封装容器的横截面上，滑块宽度与封装容器的内腔宽度相当，单片机控制滑块的运动；当应变片感应到封装容器壁破碎产生的应变后，单片机控制滑块向远离端盖的方向滑动，挤压修复剂由破碎处进入混凝土裂缝。该系统能够自动感应出微裂纹且粘结剂能够消除或对抗端塞阻力填充于裂缝中。

A concrete self repairing system with adaptive head

【技术实现步骤摘要】
一种内含自适应封头的混凝土自修复系统
本专利技术涉及一种混凝土自修复系统，尤其涉及一种内含自适应封头的混凝土自修复系统。
技术介绍
钢筋混凝土结构具有坚固、耐久、防火性能好、成本低等优点，广泛应用于土木、水利、港口、桥梁等领域，但一直以来普遍存在耐久性不足的问题，特别是海洋环境下的钢筋混凝土结构。钢筋锈胀会导致混凝土保护层开裂，使得结构过早发生损坏，导致实际服役年限远小于设计使用年限。交通部等有关部门对我国沿海港口工程混凝土结构破坏状况的调查表明：我国东南沿海22座已使用8~32年的码头中，有55.6%的码头的梁和板混凝土保护层脱落严重，其中有12座使用不到20年就在浪溅区发生严重的钢筋锈蚀和混凝土剥落现象。河海大学曾对连云港港西大堤钢筋混凝土护栏工程进行现场调查发现，该工程虽使用不到四年，但已出现严重的保护层开裂、混凝土剥落和钢筋锈断现象。混凝土裂缝的形成发展是导致结构提前失效的重要原因。内置含修复剂的封装容器混凝土结构可以在混凝土产生微裂纹时，自动释放出修复剂对裂缝进行修复，避免了人为修复的不便以及因此产生的高昂成本，降低了混凝土结构的运行维护成本，延长了结构的使用寿命。近十几年来，将修复剂封装进球形或长圆柱体容器的混凝土自修复方法得到了广泛研究，当混凝土结构受荷载产生微裂纹时，内置含修复剂的玻璃管或胶囊容器会破裂，释放出修复剂，修复剂的释放和反应会触发自修复机理。Cailleux[E.Cailleux,V.Pollet,Investigationsonthedevelopmentofself-healingpropertiesinprotectivecoatingsforconcreteandrepairmortars.InProceedingsof2ndInternationalConferenceonSelfHealingMaterials,Chicago,IL,USA,28June–1July2009.]将Ca(OH)2和桐油封装在明胶壳做成的球鞋微胶囊中，当裂缝形成的时候，胶囊破裂，桐油遇到空气会硬化，Ca(OH)2会和CO2反应生成CaCO3晶体填充裂缝间隙。Dry[Dry,C.M.Threedesignsfortheinternalreleaseofsealants,adhesives,andwaterproofingchemicalsintoconcretetoreducepermeability.Cem.Concr.Res.2000,30,1969–1977.]将甲基丙烯酸甲酯（MMA）封装进涂敷石蜡的中空多孔圆柱体聚丙烯胶囊，裂缝形成时，横梁被加热，石蜡涂层溶解，释放的修复剂通过胶囊上的孔洞流出。氰基丙烯酸盐粘合剂(CA)也是球形胶囊中经常使用的修复剂。Joseph[C.Joseph,A.D.Jefferson,B.Isaacs,R.J.Lark,D.R.Gardner,Experimentalinvestigationofadhesive-basedself-healingofcementitiousmaterials.Mag.Concr.Res.2010,62,831–843.]在试验中发现粘结剂（修复剂）并不能完全进入裂缝间隙，毛细管两端石蜡塞形成的负压被认为是粘结剂不能完全进入裂缝的原因（见附图1）。裂纹的毛细张力和粘结剂的质量重力不足以克服玻璃管的毛细阻力和密封端产生的负压力，为了克服这一弊端，Joseph建议在实验装置中使用了较长的毛细管并延伸到砂浆梁之外，向大气开放，从而消除了端塞阻力，可是这种方法破坏了试块的整体性。如果将该方法应用于混凝土面板的建设中，封装容器和混凝土接触的界面区在荷载的作用下极易首先开裂，给结构的使用带来极大的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混凝土自修复系统，该系统能够自动感应出微裂纹且粘结剂能够消除或对抗端塞阻力填充于裂缝中。基于上述目的，本专利技术实际解决的问题为：一种内含自适应封头的混凝土自修复系统，包括封装有修复剂的封装容器，在所述封装容器内壁贴合有应变片，所述应变片连接有单片机，所述应变片设置有一个或多个，若为多个应变片，则多个应变片分别检测多个位置的应变；所述封装容器为两端设置有开口的柱形容器，所述柱形容器的两端开口处设置有自适应封头；所述自适应封头包括端盖和靠近端盖并置于封装容器内的滑块，所述滑块设置于所述封装容器的横截面上，所述滑块宽度与所述封装容器的内腔宽度相当，所述单片机控制所述滑块的运动；当所述应变片感应到所述封装容器壁破碎产生的应变后，单片机控制滑块向远离端盖的方向滑动，挤压所述修复剂由破碎处进入混凝土裂缝。进一步的，所述封装容器为圆柱形管，所述滑块为圆柱形滑块，所述柱形管内径宽度与所述滑块的直径相当。进一步的，所述端盖通过螺纹安装于所述柱形容器的端部开口处，所述端盖为U型盖，端盖内壁设置内螺纹，柱形容器的端部设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相互配合实现柱形容器的密封。进一步的，所述自适应封头包括与端盖连接的固定推杆、与所述滑块弹性连接的滑板，所述滑板活动设置于所述推杆与所述滑块之间，所述滑板与所述滑块之间通过弹性件弹性连接，所述弹性件处于压缩预紧状态，所述滑块背对滑板的一侧设置有固定块，所述固定块固定于所述封装容器内，在所述固定块与所述滑块之间设置有石蜡块，所述石蜡块连接有热电阻丝，所述热电阻丝连接所述单片机，所述单片机根据接收到的应变信号启闭所述热电阻丝。进一步的，所述热电阻丝为热电阻丝，所述热电阻丝包覆在石蜡块内。进一步的，所述单片机连接有报警模块，所述单片机监测到应变激增或激增随后变小的信号后触发所述报警模块。进一步的，所述热电阻丝通过继电器驱动电路连接所述单片机，所述单片机通过触发继电器驱动电路，使热电阻丝通电加热，石蜡块融化。进一步的，所述单片机还连接有显示模块，用于显示应变片的检测信息，所述单片机型号为STC15F2K60S2单片机。进一步的，所述封装容器的材料为玻璃、陶瓷、有机玻璃、植物纤维、聚丙烯中的一种或多种的组合。进一步的，所述修复剂为氢氧化钙水溶液、桐油、环氧树脂、聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸盐粘合剂中的一种或多种的组合，所述修复剂的粘度为100–500cps。本专利技术所产生的有益效果包括：（1）该内含自适应封头的面板混凝土自修复系统。自适应封头可以有效消除封装容器破碎时在容器端头形成的塞端阻力，当混凝土基体裂缝形成致使封装容器破裂时，随着热电阻丝加热带动石蜡融化，受压缩状态的弹簧会释放推动滑块挤出修复剂，这样裂缝间隙可以被修复剂完全填充，大大提高了修复剂的使用效果。（2）处于服役状态的混凝土结构一旦产生裂缝，很难人为判断裂缝的诱发形成，给修复工作带来了极大的不便，同时人为检测的成本相对较高并且判定准则不统一，面板混凝土自修复系统中基于单片机控制的修复监控系统可以实现自动化控制，建立自动捕捉裂缝发生并触发修复机理机制，并且判定诱导修复机理的规则统一。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内含自适应封头的混凝土自修复系统，其特征在于：包括/n封装有修复剂的封装容器，在所述封装容器内壁贴合有应变片，所述应变片连接有单片机，所述应变片设置有一个或多个，若为多个应变片，则多个应变片分别检测多个位置的应变；/n所述封装容器为两端设置有开口的柱形容器，所述柱形容器的两端开口处设置有自适应封头；/n所述自适应封头包括端盖和靠近端盖并置于封装容器内的滑块，所述滑块设置于所述封装容器的横截面上，所述滑块宽度与所述封装容器的内腔宽度相当，所述单片机控制所述滑块的运动；/n当所述应变片感应到所述封装容器壁破碎产生的应变后，单片机控制滑块向远离端盖的方向滑动，挤压所述修复剂由破碎处进入混凝土裂缝。/n

【技术特征摘要】
1.一种内含自适应封头的混凝土自修复系统，其特征在于：包括
封装有修复剂的封装容器，在所述封装容器内壁贴合有应变片，所述应变片连接有单片机，所述应变片设置有一个或多个，若为多个应变片，则多个应变片分别检测多个位置的应变；
所述封装容器为两端设置有开口的柱形容器，所述柱形容器的两端开口处设置有自适应封头；
所述自适应封头包括端盖和靠近端盖并置于封装容器内的滑块，所述滑块设置于所述封装容器的横截面上，所述滑块宽度与所述封装容器的内腔宽度相当，所述单片机控制所述滑块的运动；
当所述应变片感应到所述封装容器壁破碎产生的应变后，单片机控制滑块向远离端盖的方向滑动，挤压所述修复剂由破碎处进入混凝土裂缝。


2.根据权利要求1所述的内含自适应封头的混凝土自修复系统，其特征在于：
所述封装容器为圆柱形管，所述滑块为圆柱形滑块，所述柱形管内径宽度与所述滑块的直径相当。


3.根据权利要求1所述的内含自适应封头的混凝土自修复系统，其特征在于：所述端盖通过螺纹安装于所述柱形容器的端部开口处，所述端盖为U型盖，端盖内壁设置内螺纹，柱形容器的端部设置有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相互配合实现柱形容器的密封。


4.根据权利要求1所述的内含自适应封头的混凝土自修复系统，其特征在于：
所述自适应封头包括与端盖连接的固定推杆、与所述滑块弹性连接的滑板，所述滑板活动设置于所述推杆与所述滑块之间，所述滑板与所述滑块之间通过弹性件弹性连接，所述弹性件处于压缩预紧状态，所述滑块背对滑板的一侧设置有固定块，所述固定块固...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚州，於宪刚，胡坤磊，张研，陈达，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32