[實用新型]一種利用碳纖維阻值變化監測建筑結構健康狀況的裝置

有效

• 申請號: 201822243365.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209704067U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 張炯;夏霜;葉茂盛;劉梅;王新華;毛德強;胡念;韓若楠
• 申請（專利權）人: 山東大學;南水北調東線總公司
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02;G01N27/04
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭平<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型屬于分析檢測技術領域，尤其涉及一種利用碳纖維阻值變化的結構健康監測裝置。所述建筑結構包括建筑體、涂膠層、碳纖維板，所述涂膠層涂覆在建筑體的表面，所述碳纖維板粘合在涂膠層上。所述裝置包括電極、接線柱、電壓表、電源、標準電阻、開關和底座等；所述電極對稱設置在底座的兩側，所述電極上設置有電壓表；所述接線柱對稱設置在底座的兩側，所述兩組電極之間設置有由導線連接的直流電源、標準電阻，所述標準電阻的兩端設置有電壓表，所述導線上設置有開關。本實用新型克服了檢測時建筑結構的變化導致的碳纖維板電阻變化的非線性問題引起的檢測值不準確，不能真正反應建筑結構健康狀況的問題。

技術領域

本實用新型屬于分析檢測技術領域，尤其涉及一種利用碳纖維阻值變化的結構健康監測裝置。

背景技術

當今，人們對于重大工程的安全監測與監控越來越重視。大型結構和基礎設施的損傷積累和災變行為日益突出。建筑結構的使用過程中在各種災變因素的作用下不可避免的導致結構的損傷累積和抗力衰減，從而導致結構發生破壞，甚至引發災難性的突發事故。

目前混凝土是土木工程中應用最為廣泛的結構材料，而對混凝土結構的監測一般都是用聲、光、電、磁和射線等方法，測定有關混凝土性能方面的物理量，推定混凝土的強度、密實性、均勻性、以及存在的缺陷等。一般的監測方法包括回彈法、超聲波法、射線法和垂直反射法等，但這些方法都有一定程度上缺陷，回彈法只能用于監測混凝土表面的質量；超聲波法測試的數據受耦合條件和鋼筋影響較為明顯；垂直反射法要求反射震源和接收檢波器必須具有短余震特性，并要解決好高頻與大功率之間的矛盾；雷達法回波信號的識別度受混凝土中鋼筋的影響。

現將碳纖維用于建筑結構健康監測，碳纖維材料本身有良好的導電性，具有自己的導電網格，當材料本身發生損傷時，導電網格被慢慢破壞，從而導致自身的導電性能下降，就會使材料本身的電阻發生不可逆的上升。例如，專利文獻201410051693.7公開了一種自監測智能織物增強混凝土及其制作方法，其在TRC制作的過程中在織物網中的碳纖維上粘貼電極；通過動態檢測智能TRC電阻率的變化，對結構中各區域應力、應變狀況及分布的監測。然而，這種檢測方法存在一些問題，當結構長期受外界作用時，會發生變形，長寬比會發生變化，此時碳纖維布會發生分層破壞、斷裂，導致其導電形式發生變化，電阻的變化不再隨應變線性變化，從而導致不能準確反映結構斷裂破壞時的情況。

實用新型內容

針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型旨在于提供一種利用碳纖維阻值變化的結構健康監測裝置。本實用新型不僅利用碳纖維電阻的變化來監測建筑結構的健康狀況以及損傷的發展情況；而且克服了檢測過程中由于電阻非線性變化所帶來不能真正反應建筑結構健康狀況的問題。同時，本實用新型采用的碳纖維板具有較好的強度和剛度，可同時對建筑結構起到補強的作用。

為實現上述目的，本實用新型公開了下述技術方案：

首先，本實用新型公開了一種適用于碳纖維阻值變化監測健康狀況的建筑結構，包括建筑體、涂膠層和碳纖維板，所述涂膠層涂覆在建筑體的表面，所述碳纖維板粘合在涂膠層上；所述涂膠層為環氧樹脂粘合劑。

進一步地，所述碳纖維板的材質包括聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維或酚醛基碳纖維等。