一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，属于智能传感装置技术领域，包括封装混凝土段以及由导电混凝土浇筑成型的智能混凝土段，封装混凝土段与智能混凝土段相连接，封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。通过碳纤维复合智能材料的电阻率变化，表征智能传感装置周围的混凝土弹性阶段的应变变化，通过智能混凝土段内两个电极之间的电阻变化，表征智能传感装置周围的混凝土塑性阶段受力时的受损程度和变化。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置
本技术涉及一种智能传感装置领域，具体涉及一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置。
技术介绍
在建筑中梁与柱等承重结构强度关乎到建筑整体的安全性，而混凝土自身的强度以及受力后混凝土内部的损伤更是直接影响梁与柱等承重结构安全的因素。混凝土强度除了材料本身以及材料配比等对混凝土强度会有影响之外，混凝土前期养护的凝固过程也至关重要；但目前无论是混凝土的凝固阶段，还是后期混凝土受力后内部损伤程度都没有一个很好的进行量化的监测方法。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述技术问题，提供一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，能够有效的将混凝土的弹性阶段的应力变化，以及混凝土受力后受损程度以及损伤发展情况进行有效的量化。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：本技术一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，包括封装混凝土段以及导电混凝土混合浇筑成型的智能混凝土段，封装混凝土段与智能混凝土段相连接，封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料，智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。优选的，碳纤维复合智能材料为长条状。优选的，碳纤维复合智能材料通过铜导线与检测器连接。优选的，电极为铜丝电极，铜丝电极与检测器连接。优选的，智能混凝土段为直径20～40mm，厚度10～20mm的圆柱体。优选的，封装混凝土段为直径20～40mm，厚度10～20mm的圆柱体。优选的，导电混凝土由导电材料和混凝土混合而成，导电材料为石墨粉、炭黑、碳纤维或石墨烯。优选的，智能混凝土段中导电材料用量为混凝土用量的5％。本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、碳纤维复合智能材料具有比重轻、导电率高以及具有较高灵敏度的力敏特征特性。利用碳纤维复合智能材料这种性能能够灵敏感知到结构的受力状况，因此，将其封装在智能混凝土段和封装混凝土段中之后，当周围混凝土凝固时，碳纤维复合智能材料能够监测周围混凝土弹性阶段的应变变化，通过监测碳纤维复合智能材料两端电阻率的变化情况，能够很好的将混凝土弹性阶段的应变变化进行量化，方便进行观察和研究；智能混凝土段为普通混凝土内掺入导电材料混合而成的导电混凝土浇筑而成，使其具有了导电性能和压敏特征。既保持了水泥基复合材料的性能，耐久性好，与普通混凝土同寿命的同时，又具有压敏材料的特性。当混凝土受力未出现损伤时，掺入导电材料的混凝土电阻率减小，出现损伤后，则电阻率逐渐增大，损伤越严重，电阻率增大幅度越大，因此，通过用检测器检测两个电极之间的电阻变化，即可得到智能混凝土段内部损伤的演化发展，继而很好的表征出智能传感装置所在建筑结构周围的混凝土结构变化，将其有效的进行量化；碳纤维复合智能材料适宜监测混凝土的弹性阶段的应变变化，智能混凝土适合监测其进入塑性阶段后的损伤变化，利用二者各自的特点，将之组合到一起构成复合传感器，同时封装混凝土将碳纤维复合智能材料封装在智能混凝土段上，能够防止碳纤维复合智能材料智能传感器受到外界不经意的破坏，因此，在实验室完成封装后，将其埋设到建筑结构中后，封装混凝土段是传递应力和应变到碳纤维复合智能材料到的介质。2、通过监测长条状碳纤维复合智能材料的两端，使长条状碳纤维复合智能材料有了明确的方向，通过监测长条状碳纤维复合智能材料的两端电阻率的变化，能够清楚的表征出混凝土内沿着该方向的应变变化，相互正交的长条状碳纤维复合智能材料能够将建筑结构最主要的两个应变方向表征出来。3、导电混凝土由普通混凝土内掺入导电材料制成，导电材料可为石墨粉、炭黑、碳纤维、石墨烯等。其中石墨烯为最优选的导电材料，石墨烯是碳原子单层排列的蜂窝状晶格结构，仅有一个碳原子的厚度，是已知材料中最薄的，具有非常高的导电性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1、混凝土和碳纤维复合的智能传感装置的整体结构分解示意图；图2、智能混凝土段和碳纤维复合智能材料俯视图。附图标记说明：1、智能混凝土段；2、电极；3、碳纤维复合智能材料；4、封装混凝土段。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本实施例提供一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，如图1-2所示，包括智能混凝土段1和封装混凝土段4，智能混凝土段1由导电混凝土浇筑成型；封装混凝土段4则完全由普通混凝土浇筑而成，智能混凝土段1的上表面上贴合有两个碳纤维复合智能材料3，两个碳纤维复合智能材料3相互不接触的呈正交方式设置，继而表征混凝土弹性阶段两个方向的应变变化情况，封装混凝土段4封装在智能混凝土段1的上表面上，将碳纤维复合智能材料3封装在封装混凝土段4与智能混凝土段1之间；智能混凝土段1中内置有两个电极2。使用时，将本智能传感装置浇筑在所要监测的建筑结构中，将智能混凝土段1中的两个电极2接通检测器，以及每个碳纤维复合智能材料3的两端分别通过导线连接到检测器上。在建筑结构混凝土凝固发生弹性变形的阶段中，智能混凝土段1与碳纤维复合智能材料3变形协调，但是智能混凝土段1的电阻率的变化不能表征某一确定方向的应变变化，而碳纤维复合智能材料3具有明确的方向，因此通过监测碳纤维复合智能材料3两端电阻率的变化能够明确表征沿着该方向的应变变化；当混凝土进入塑性阶段，碳纤维复合智能材料3与混凝土的变形不再协调，所以不再关注碳纤维复合智能材3的电阻率变化，随着荷载的增加，智能传感装置所在位置周围的混凝土出现损伤，挤压智能混凝土段1和封装混凝土段4，智能混凝土段1内的电阻率会发生变化，通过监测两个电极2之间的电阻率的变化，能表征出智能混凝土段1损伤的程度和变化情况，继而表征出智能传感装置周围混凝土结构的损伤程度的发展，有效的进行量化。进一步，本实施例中，碳纤维复合智能材料3为长条状，通过采集长条状的碳纤维复合智能材料3的两端之间的电阻率变化，使长条状的碳纤维复合智能材料3具有了明确的方向性，能够更清楚的表征出应力变化的方向，正交的长条状碳纤维复合智能材料3能够同时表征出混凝土正交两个方向的应力变化。本实施例中，碳纤维复合智能材料3的两端分别连接铜导线，铜导线穿出周围的混凝土结构与检测器进行连接，通过检测器实时采集碳纤维复合智能材料3的两端之间的电阻率的变化，铜导线与碳纤维复合智能材料3可采用导电环氧胶将铜导线与碳纤维复合智能材料3粘结在一起。进一步，本实施例中，电极2为铜丝电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，其特征在于，包括封装混凝土段以及由导电混凝土浇筑成型的智能混凝土段，所述封装混凝土段与所述智能混凝土段相连接，所述封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料，所述智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，其特征在于，包括封装混凝土段以及由导电混凝土浇筑成型的智能混凝土段，所述封装混凝土段与所述智能混凝土段相连接，所述封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料，所述智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。


2.根据权利要求1所述的一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，其特征在于，所述碳纤维复合智能材料为长条状。


3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卿，刘琼，王伟，
申请(专利权)人：江苏苏南建筑安装工程有限公司，同济大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32