用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料技术

本发明专利技术公开了用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料，分别称2‑4重量份的取粉煤灰、2‑4重量份异氰酸酯、2‑4重量份份聚醚、0.1‑0.3重量份消泡剂、0.4‑1.4重量份碳纤维及15‑28重量份水泥；将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂和异氰酸酯进行机械搅拌，使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌一直到温度在35℃‑45℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。该复合材料含有导电性的碳纤维，可以根据桥梁所受外荷载产生变形引起碳纤维聚氨酯水泥复合材料电阻发生变化，通过采集电流实现对实体桥梁检测与监控的目的。

【技术实现步骤摘要】
用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料
本专利技术涉及桥梁工程领域，具体地说是一种用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料。
技术介绍
随着中国经济与社会的快速发展，人民生活水平也日益提高。居民的交通出行需求迅速增加。我国交通建设的迅速发展，交通运输量大幅度增加，行车密度及车辆载重越来越大，这也会造成桥梁结构的损伤继而加剧其自然老化。桥梁损伤的原因可能是人为因素，也可能是自然灾害。因此对桥梁进行科学、合理、定期的检测，有利于保证桥梁在使用过程中的稳定性和安全性。目前，我国对桥梁工作状态评定普遍采用荷载试验，荷载试验成本较高，工作量巨大，同时对设备和人员要求较高；对桥梁只能定期检测，无法实现监控的目的。近年来碳纤维聚氨酯水泥复合材料具有耐腐蚀、密度小、成型速度快等优点，可应用于桥梁维修与加固中。碳纤维聚氨酯水泥复合材料因含具有导电相的短切碳纤维，不仅可以改善其力学性能，还可以显著降低电阳率，在外力作用下电阻发生变化，通过采集碳纤维聚氨酯水泥复合材料的电流变化来监控及检测桥梁结构的稳定性。目前桥梁检测业务投入大，检测过程复杂及方法不科学，检测数据不精确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料，该检测方法检测过程简单且能保证检测数据的精确，检测成本低，清洁环保。该复合材料含有导电性的碳纤维，可以根据桥梁所受外荷载产生变形引起碳纤维聚氨酯水泥复合材料电阻发生变化，通过采集电流实现对实体桥梁检测与监控的目的。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：用于桥梁检测与监控的复合材料，包括2-4重量份的粉煤灰、2-4重量份异氰酸酯、2-4重量份聚醚、0.1-0.3重量份消泡剂、0.4-1.4重量份碳纤维和15-28重量份水泥，具体制作步骤如下：(1)、分别称取粉煤灰、异氰酸酯、份聚醚、消泡剂、碳纤维及水泥；(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂和异氰酸酯进行机械搅拌，使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌一直到温度在35℃-45℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；(3)、最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。进一步，包括3重量份的粉煤灰、3重量份的异氰酸酯、3重量份的聚醚、0.2重量份的消泡剂、0.8重量份的碳纤维和21重量份的水泥，具体制作步骤如下：(1)、用千分之一电子天平分别称取粉煤灰，异氰酸酯，聚醚，消泡剂，碳纤维及水泥；(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂、异氰酸酯进行机械搅拌，搅拌2min后使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌3min，一直到温度在40℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；(3)、最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。使用权利1或2所述的复合材料进行桥梁检测与监控的方法，包括底部桥面板、碳纤维聚氨酯水泥复合材料、模板、蓄电池、电流采集器、报警装置、碳纤维聚氨酯水泥复合材料固定装置和桥梁支座，所述底部桥面板的底面四角处分别设有桥梁支座，所述模板设于底部桥面板顶面，所述蓄电池、电流采集器和报警装置通过连接导线电联；使用步骤如下：(1)、底部桥面板跨中截面及相应检测位置处用砂纸打磨，清除桥梁在使用过程中附着物，必要时可用水枪冲洗；(2)、在桥梁支座、1/4跨以及跨中截面处各支护三道模板，支护前可在模板上沿处涂一层油脂，防止下一步碳纤维聚氨酯水泥复合材料在灌注时渗漏出模板；(3)、借助小型喷漆设备，将搅拌均匀后的碳纤维聚氨酯水泥复合材料灌注到模板中：(4)、将灌注过程中渗漏出的碳纤维聚氨酯水泥复合材料用小刀和小铲清除，防止与外部水分等接触，影响采集导电数据的准确性；(5)、待碳纤维聚氨酯水泥复合材料养护成型后，在两端涂刷1.2mm-1.4mm厚导电银胶，同时将导线一端与导电银胶相连，待二者固化后引出导线电极，施加电源提供电流，采用电压表采集电压，将蓄电池，电流表与碳纤维聚氨酯水泥复合材料相连，供电；(6)、依据《公路桥梁荷载试验规程》(JTGTJ21-01-2015)，静载试验效率公式：以荷载试验效率η＝1.05对桥梁进行加载，并连接电流采集器与报警装置，将荷载试验效率η＝1.05所对应的电流值定为极限电流值；根据报警装置信号判定桥梁损伤情况；(7)、将电流采集器收集的数据用USB传输至计算机，通过采集的电流值，来分析评定桥梁的运行状态。进一步，所述的模板是上部无盖的长方体木板，内部涂抹油和脱模剂，模板的两端分别设有便于引出导线的通孔。进一步，在步骤(3)中为确保灌注均匀，在灌注时候可用橡皮锤轻微敲击模板。本专利技术的有益效果是：本专利技术能充分发挥碳纤维聚氨酯水泥复合材料的导电性，将复合材料与力学、电学联系在一起，弥补以往桥梁检测的耗时耗力的缺陷，提升桥梁检测效率。利用蓄电池并安装报警装置，便于为碳纤维聚氨酯水泥复合材料提供电源，对桥梁运行状态进行实时监控。利用电流采集器，能时时刻刻获得桥梁的受力状态，分析桥梁结构的本构关系，也能计算分析桥梁的通行量等，为进一步交通规划提供设计依据。相对于定期进行桥梁检测，实时监测能够有效避免桥梁坍塌事故的发生，更好的保证交通运行和人民的财产安全。附图说明图1为碳纤维聚氨酯水泥复合材料作用于桥面板底部效果图；图2为实施电路图；图3为碳纤维含量与电流关系图。图中：101-底部桥面板，102-碳纤维聚氨酯水泥复合材料及模板，103-蓄电池，104-电流采集器，105-连接导线，106-报警装置，107-碳纤维聚氨酯水泥复合材料固定装置，108-桥梁支座。具体实施方式参照说明书附图对本专利技术的用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料作以下详细说明。本专利技术的用于桥梁检测与监控的复合材料，包括2-4重量份的粉煤灰、2-4重量份异氰酸酯、2-4重量份聚醚、0.1-0.3重量份消泡剂、0.4-1.4重量份碳纤维和15-28重量份水泥，具体制作步骤如下：(1)、用千分之一电子天平分别称取粉煤灰，异氰酸酯，聚醚，消泡剂，碳纤维及水泥；(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂和异氰酸酯进行机械搅拌，搅拌2min后使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌3min，一直到温度在35℃-45℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；(3)、最后将0.4-1.4重量份碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。对所述的各组分体积比3：3：3：0.2：0.8：21通过复合材料强度、流动度及表观试验确定，试验如下：试验一：所述的3份异氰酸酯和3份聚醚是通过复合材料强度试验选取，参照规范《水泥胶砂抗折强度试验》(T0506-2005),具体试验步骤如下：步骤1)、用千分之一电子天平分别称取3重量份的粉煤灰、0.2重量份的消泡剂、0.8重量份的碳纤维及21重量份的水泥，异氰酸酯分别称取2重量份、3重量份、4重量份，聚醚分别称取2重量份、3重量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于桥梁检测与监控的复合材料，其特征是，包括2-4重量份的粉煤灰、2-4重量份异氰酸酯、2-4重量份聚醚、0.1-0.3重量份消泡剂、0.4-1.4重量份碳纤维和15-28重量份水泥，具体制作步骤如下：/n(1)、分别称取粉煤灰、异氰酸酯、份聚醚、消泡剂、碳纤维及水泥；/n(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂和异氰酸酯进行机械搅拌，使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌一直到温度在35℃-45℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；/n(3)、最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。/n

【技术特征摘要】
1.用于桥梁检测与监控的复合材料，其特征是，包括2-4重量份的粉煤灰、2-4重量份异氰酸酯、2-4重量份聚醚、0.1-0.3重量份消泡剂、0.4-1.4重量份碳纤维和15-28重量份水泥，具体制作步骤如下：
(1)、分别称取粉煤灰、异氰酸酯、份聚醚、消泡剂、碳纤维及水泥；
(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂和异氰酸酯进行机械搅拌，使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌一直到温度在35℃-45℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；
(3)、最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。


2.根据权利要求1所述的用于桥梁检测与监控的复合材料，其特征是，包括3重量份的粉煤灰、3重量份的异氰酸酯、3重量份的聚醚、0.2重量份的消泡剂、0.8重量份的碳纤维和21重量份的水泥，具体制作步骤如下：
(1)、用千分之一电子天平分别称取粉煤灰，异氰酸酯，聚醚，消泡剂，碳纤维及水泥；
(2)、将称取的水泥、粉煤灰、消泡剂、异氰酸酯进行机械搅拌，搅拌2min后使其散热均匀后，将聚醚缓缓倒入，继续进行搅拌3min，一直到温度在40℃时，用异氰酸酯的剪切分散作用确保碳纤维分布均匀；
(3)、最后将碳纤维倒入，搅拌均匀后放入支护好的模板中。


3.使用权利要求1或2所述的复合材料进行桥梁检测与监控的方法，其特征是，包括底部桥面板、碳纤维聚氨酯水泥复合材料、模板、蓄电池、电流采集器、报警装置、碳纤维聚氨酯水泥复合材料固定装置和桥梁支座，所述底部桥面板的底面四角处分别设有桥梁支座，所述模板设于底部桥面板顶面，所述蓄电池、电流采集器和报警装置通过连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋，李翔，刘广波，纪续，袁凯，董旭，崔新壮，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37