[發明專利]具有自監測功能的復合材料智能錨具及其制備方法

有效

• 申請號: 201010183250.5
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101845814A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 金文成;周昌棟;王渝珍;鄭文衡
• 申請（專利權）人: 金文成
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及新型建筑復合材料錨具和傳感器技術領域，尤其涉及一種具有自監測功能的復合材料智能錨具及其制備方法。

背景技術

傳統的鋼絞線錨具是用鋼鐵材料制成的；其缺點是容易銹蝕。

新型的FRP(Fiber?Reinforced?Polymer，纖維增強高分子材料)預應力筋材和繩材用于預應力混凝土，解決了銹蝕問題，其關鍵技術在于采用了同樣不會銹蝕的FRP質錨具。《一種FRP制筋材錨具》(專利申請號：200920289624.4；專利申請日：2009年12月29日)滿足了這方面的工程需求。

現有的預應力鋼絞線擠壓錨具和其它錨具，存在無法直接應用于預應力筋或繩索的錨具來檢查和監測建筑結構的受力狀況問題。

現階段，應用較多的傳統傳感器有電阻應變片和震弦傳感器，均屬于外貼式傳感器，它們除了在穩定性、耐久性及測量精度上遠不能滿足對錨具在工程結構中的受力狀況進行長期在線監測的需要外，測試時傳感器在復合材料錨具上的布設也很不方便，無法大規模應用于建筑結構的自監測與監控。

光纖智能型復合材料錨具傳感器的出現為解決預應力工程結構錨具的長期監測問題提供了一種新的途徑。它可以測量如應變、應力、溫度、抗剪和抗壓強度等很多物理量；與傳統的電測式傳感器相比，它有許多的優點：穩定性好、耐腐蝕、抗電磁干擾、不需對傳感器施加電能、體積小、重量輕、精度高等。但是裸光纖和套管式光纖比較脆，極易折斷，給布設帶來了很大難題。為解決這一問題，如何在不改變光纖傳感器優良的傳感性能的前提下對光纖進行封裝，同時又能方便地使用十分必要。國內外不少學者都對光纖傳感器的封裝技術做過研究，如將傳感器封裝于薄金屬套管中或是埋于FRP片材層間，再粘貼在錨具上進行撿測，但封裝后的傳感器粘貼的牢固性、穩定性、耐久性還有待研究，生產工藝還不成熟，無法實現大規模的生產和使用。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種具有自監測功能的復合材料智能錨具及其制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

主要是將傳感器和錨具融合為一體，達到既有錨固功能又有傳感器功能的目的。

本智能錨具中因設置有分布式光纖作為傳感器，使錨具成為一種智能錨具。該智能錨具不是簡單的兩種功能的復合，而是賦予錨具一種前所未有的功能。在這以前，只能采用附著式的檢測，得到構件表面的物理參數。而本發明賦予構件感知內部應力、應變、溫度等物理量的能力；而且，由于光線很細，在測量構件(錨具)內部物理量的時候，對內部物理場的影響甚微。這是傳感器技術的一種新的突破。

具體地說，本發明包括智能錨具及其制備方法。

一、一種具有自監測功能的復合材料智能錨具(簡稱智能錨具)

本智能錨具包括包括傳感光纖、錨杯和夾片；

夾片和錨杯沿中軸線內外連接，在錨杯和夾片內分別埋設有傳感光纖。

二、一種具有自監測功能的復合材料智能錨具的制備方法(簡稱制備方法)

本制備方法包括下列步驟：

①備模和備料；

②將備料在樹脂中浸透；

③填模；

④合模；

⑤脫模打磨；

⑥焊接傳感光纖的連接端口。

本發明的工作原理：

因為是將傳感光纖與碳纖維、玄武巖纖維無捻粗紗一起浸漬高強樹脂后再擠壓成型為復合材料錨具，傳感光纖“埋入”于錨具的芯材中心，其中錨具兩端預留出一定長度的光纖以備和外接光纜相連接，光纜成為測試儀器的連接線，這種傳感光纖因為其布里淵散射或拉曼散射頻率與溫度或應變呈線性關系，所以可以通過檢測散射光而測量溫度或應力、應變等物理量，從而形成一種具有自監測、自診斷功能的智能型復合材料錨具。它具有優良的力學和傳感性能，能夠適應酸堿鹽等各種惡劣環境條件。

本發明具有下列優點和積極效果：

①本發明具有錨具的承載能力，其本身具有較高的抗拉強度和抗壓強度，又實現了預應力錨具的智能化，在施工和使用中可以對錨具部位進行實時監測和連續監視，達到便于檢測、保證建筑物施工過程和使用階段的安全，并在達到設計壽命以后，便于判斷是否可以延長使用的目的。

②與粘貼電阻應變片和震弦傳感器、光纖光柵傳感器等相比，本智能錨具結構簡單，制造成本低。

③在建筑結構施工中，安全可靠，耐久性好，靈活性強。

④用于預應力混凝土結構中預應力筋的錨固；廣泛適用于房屋建筑、橋梁、地下結構、坑道、礦井、隧道、邊坡等建筑中。

附圖說明：

圖1.1是本智能錨具的結構示意圖(主視)；