[實用新型]一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機敏材料應(yīng)變計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620025825.3
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN205279986U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚占勇;張曉萌;陶瑞;于騰海
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;E01C23/01
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機敏材料應(yīng)變計，屬于道路監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

瀝青類路面是我國主要的路面結(jié)構(gòu)形式。由于瀝青路面材料、結(jié)構(gòu)、施工工藝的復(fù)雜 性，瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析、現(xiàn)場監(jiān)測十分困難，路面設(shè)計和應(yīng)用者難以準(zhǔn)確掌握瀝青 路面的力學(xué)狀態(tài)，這對瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與維修方案的確定十分不利，并導(dǎo)致大量的瀝青 路面早期損壞，由此發(fā)生嚴(yán)重的工程量浪費，對行車造成不利影響，并引發(fā)其他社會和環(huán) 境問題。在溫、濕和車輛荷載作用的復(fù)雜環(huán)境下，瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層的力學(xué)狀態(tài)十分復(fù)雜。 準(zhǔn)確掌握瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)對于路面的科學(xué)設(shè)計，減少瀝青路面的早期損壞至關(guān)重 要。

目前，監(jiān)測路表彎沉是工程界評價路面結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)的常用方法，由于分析方法、材 料參數(shù)等影響，采用這種方法難以得到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的實際力學(xué)狀態(tài)，無法為路面結(jié)構(gòu)的 設(shè)計、養(yǎng)護提供科學(xué)依據(jù)，瀝青結(jié)構(gòu)層內(nèi)部力學(xué)狀態(tài)的測試顯得十分必要。目前，瀝青路 面結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測中，電阻式應(yīng)變片占主導(dǎo)地位，光纖光柵技術(shù)也有應(yīng)用。但由于傳 統(tǒng)監(jiān)測元件需要在瀝青混凝土中預(yù)埋并高溫碾壓，這種特殊的成型工藝和惡劣的工作環(huán)境 使得監(jiān)測元件成活率低、耐久性差。因此，亟需一種成本低廉、可靠、耐久性好的瀝青結(jié) 構(gòu)層內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變測試技術(shù)。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本實用新型擬提出一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機 敏材料應(yīng)變計。該應(yīng)變計具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉、可靠性高以及 耐久性好等特點，可實現(xiàn)自動監(jiān)測與信號收集。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種尼龍66基復(fù)合機敏材料，由熔融尼龍66和導(dǎo)電相混合制備而成，所述導(dǎo)電相為 石墨、鎳粉、碳納米管或表面鍍鎳的碳納米管中的一種或多種的混合物。

所述石墨導(dǎo)電相在碳的同素異形體中，含碳量高，電導(dǎo)率高，性質(zhì)穩(wěn)定(主要指耐熱、 耐腐蝕，不與基材反應(yīng)，耐久性好)，容易分散，成本低廉；所述鎳粉導(dǎo)電相在金屬粉中 屬于電導(dǎo)率高、性質(zhì)穩(wěn)定、容易分散、成本適中的材料；所述碳納米管及表面鍍鎳的碳納 米管導(dǎo)電性較好，性質(zhì)穩(wěn)定，較易分散，機敏性優(yōu)良。

優(yōu)選的，當(dāng)導(dǎo)電相為石墨時，石墨與尼龍66的質(zhì)量比為30-60:100；當(dāng)導(dǎo)電相為鎳粉時， 鎳粉與尼龍66的質(zhì)量比為20-50:100；當(dāng)導(dǎo)電相為碳納米管時，碳納米管與尼龍66的質(zhì)量 比為1-5:100；當(dāng)導(dǎo)電相為表面鍍鎳的鍍鎳碳納米管時，表面鍍鎳的碳納米管與尼龍66的質(zhì) 量比為1-5:100。

表面鍍鎳的碳納米管在不影響碳納米管優(yōu)良的機敏性的情況下，能提高電導(dǎo)率，且利 于分散。

導(dǎo)電相的混摻可以集合各類導(dǎo)電相的優(yōu)勢，在導(dǎo)電相較小摻量的情況下，獲得良好的 導(dǎo)電性以及優(yōu)良的機敏性。

上述尼龍66基復(fù)合機敏材料在制備監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的應(yīng)變計中的應(yīng)用。

一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機敏材料應(yīng)變計，包括柱體形條、分別安裝在柱體形條兩端 的用于固定柱體形條的固定元件，柱體形條內(nèi)設(shè)置有若干個內(nèi)置電極，所述固定元件由黑 色尼龍66制成，柱體形條由所述尼龍66基復(fù)合機敏材料制成，柱體形條外側(cè)設(shè)置封裝層。

封裝所用材料可為樹脂、膠粘劑等，需滿足絕緣、防潮防腐、耐高溫(205℃)等要求。

優(yōu)選的，所述應(yīng)變計包括監(jiān)測瀝青路面拉應(yīng)變應(yīng)變計和監(jiān)測瀝青路面壓應(yīng)變應(yīng)變計， 所述固定元件為柱形擋板。

進一步優(yōu)選的，所述拉應(yīng)變應(yīng)變計的柱體形條的長度與每個底面的任意兩點連線的長 度的最大比值為15～20，每個底面任意兩點連線長度小于等于需監(jiān)測瀝青結(jié)構(gòu)層厚的三分 之一。

所述柱體均為正柱體，底面指水平兩側(cè)互相平行且大小相同的兩個面，與之相對的是 側(cè)面，側(cè)面特征即每相鄰兩個面交線互相平行，此交線即為柱體高，也即柱體形條的長度。

所述拉應(yīng)變應(yīng)變計主要目的用于監(jiān)測瀝青結(jié)構(gòu)層層底或?qū)觾?nèi)拉應(yīng)變，最佳監(jiān)測狀態(tài)是 監(jiān)測元件無限小，僅監(jiān)測某一特定點的應(yīng)變。但在實際應(yīng)用中，需考慮元件本身制作工藝 的可操作性以及機敏反應(yīng)的靈敏性；而應(yīng)盡量縮小元件尺寸，使監(jiān)測區(qū)域盡量小，提高監(jiān) 測精度，來反應(yīng)瀝青路面的真實應(yīng)變情況?？紤]一般瀝青結(jié)構(gòu)層每一層厚度，做出以上規(guī) 定。