本發(fā)明主要用于土木工程混凝土(尤其是圓柱型)構(gòu)件結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，具體而言，混凝土結(jié)構(gòu)在施工和服役過程中由于受到外部環(huán)境的影響，結(jié)構(gòu)會受到不同程度的損傷，對純混凝土柱型構(gòu)件而言，其內(nèi)部和表面會發(fā)生各種微裂紋損傷。對鋼管混凝土而言存在各種不同程度的混凝土與鋼管的剝離。本發(fā)明主要針對這類柱型結(jié)構(gòu)的徑向損傷，利用混凝土裂縫和鋼管混凝土剝離的存在會影響波傳遞路徑，減弱接收到的波的能量的特點(diǎn)，利用主動，被動以及阻抗的方法，通過接收到的信號能量以及頻譜的變化可以反過來推測混凝土或者鋼管混凝土結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)，這種基于壓電陶瓷管的圓柱型智能骨料裝置為工程上混凝土或者鋼管混凝土構(gòu)件損傷剝離監(jiān)測提供一種簡便可行的方法。

背景技術(shù)：

混凝土或者鋼管混凝土構(gòu)件是土木結(jié)構(gòu)中最基本和最常見的構(gòu)件之一，現(xiàn)代大型土木結(jié)構(gòu)，例如大型混凝土橋，高層建筑以及混凝土大壩結(jié)構(gòu)中，混凝土構(gòu)件起到重要的支撐作用，承載整個結(jié)構(gòu)的受力，所以混凝土或者鋼管混凝土構(gòu)件的可靠性是保證工程質(zhì)量及結(jié)構(gòu)正常服役的基礎(chǔ)。因此，混凝土或者鋼管混凝土構(gòu)件在施工階段的安裝質(zhì)量以及服役階段的連接狀況越來越受到人們的重視。

壓電陶瓷作為一種新型的智能材料運(yùn)用在很多方面。它具有的壓電效應(yīng)是任何壓電材料都具有的一項重要特性。在滿足一定的溫度條件下，當(dāng)對壓電元件施加機(jī)械變形時，就會引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對移動而產(chǎn)生點(diǎn)的極化，從而導(dǎo)致元件兩個表面上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷，且電荷密度與外力成比例，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，在壓電元件兩個表面上施加電壓，由于電場的作用，造成壓電元件內(nèi)部正負(fù)電荷中心產(chǎn)生相對位移，導(dǎo)致壓電元件的變形，即逆壓電效應(yīng)。本發(fā)明正是利用壓電陶瓷所特有的這種正壓電與逆壓電效應(yīng)。

對傳統(tǒng)混凝土構(gòu)件而言，由于混凝土一般體積龐大，損傷一般發(fā)生在內(nèi)部，其徑向損傷檢測比較困難，施工以及服役過程中中很難判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)發(fā)生損傷以及損傷發(fā)展程度，其損傷監(jiān)測不僅費(fèi)時費(fèi)力而且對于一些特殊結(jié)構(gòu)的檢測還具有一定危險性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，發(fā)明了一種基于壓電陶瓷管，用于檢測混凝土或者鋼管混凝土構(gòu)件鏡像損傷的圓柱型智能骨料裝置，智能骨料的實(shí)物模型(如圖1)，主要由六部分構(gòu)成，分別是：壓電陶瓷管，防水防電膠保護(hù)層，環(huán)氧樹脂保護(hù)層，導(dǎo)線，水泥或大理石內(nèi)部填充層，水泥或大理石外部保護(hù)層。

需要說明的是智能骨料可以實(shí)現(xiàn)主動監(jiān)測，被動檢測，以及結(jié)構(gòu)與壓電陶瓷整體阻抗監(jiān)測。

一種基于壓電陶瓷管的圓柱型智能骨料裝置，包括壓電陶瓷管1、防水防電膠保護(hù)層2、環(huán)氧樹脂保護(hù)層3、水泥或大理石內(nèi)部填充層4、水泥或大理石外部保護(hù)層5和導(dǎo)線6，壓電陶瓷管1內(nèi)外正負(fù)極焊接導(dǎo)線6，在壓電陶瓷管1內(nèi)外依次均涂覆防水防電膠保護(hù)層2和環(huán)氧樹脂保護(hù)層3，在壓電陶瓷管1內(nèi)外分別設(shè)置水泥或大理石內(nèi)部填充層4和水泥或大理石外部保護(hù)層5。

本發(fā)明的有益效果：

1、此裝置依靠壓電陶瓷具有的壓電效應(yīng)，最終利用電信號檢測混凝土或鋼管混凝土內(nèi)部以及界面損傷狀態(tài)，不需要人工現(xiàn)場檢測，省時省力。而且對于混凝土構(gòu)件的安裝以及整體結(jié)構(gòu)的性能沒有影響。

2、此裝置可以使用多種監(jiān)測方法進(jìn)行混凝土構(gòu)件損傷監(jiān)測。可以是主動監(jiān)測，被動監(jiān)測，也可以利用壓電阻抗方法進(jìn)行監(jiān)測。

3、本發(fā)明構(gòu)造簡單，零件較少，制作和安裝過程簡單，適用性強(qiáng)，成本低且維護(hù)方便，能有效監(jiān)測出混凝土或者鋼管混凝土損傷狀態(tài)，具有廣闊的推廣市場和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是一種基于壓電陶瓷管的圓柱型智能骨料裝置各部分細(xì)節(jié)實(shí)物圖。

圖2是一種基于壓電陶瓷管的圓柱型智能骨料裝置整體組裝實(shí)物圖。

圖中：1壓電陶瓷管；2防水防電膠保護(hù)層；3環(huán)氧樹脂保護(hù)層；

4水泥或大理石內(nèi)部填充層；5水泥或大理石外部保護(hù)層；6導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了一種基于壓電陶瓷管的圓柱型智能骨料裝置，具體實(shí)施方式如下：

先在壓電陶瓷管1內(nèi)外正負(fù)極焊接好導(dǎo)線6，信號的發(fā)射與接收則是通過導(dǎo)線6進(jìn)行。然后在壓電陶瓷管1內(nèi)外刷上一層防水防電膠保護(hù)層2，待防水防電膠保護(hù)層2完全固化之后，在防水防電膠保護(hù)層2外部再涂覆一層環(huán)氧樹脂保護(hù)層3，待環(huán)氧樹脂保護(hù)層3完全凝固后在壓電陶瓷管1內(nèi)灌注水泥或者大理石填充物充當(dāng)保護(hù)層4，同時在壓電陶瓷管外部也要做一層5cm左右的水泥或大理石外部保護(hù)層5，具體做法可以在外部做一個直徑略大于壓電陶瓷管1的管型模具，在模具與壓電管1陶瓷之間灌注水泥或者填充大理石保護(hù)層5。保護(hù)層作用是保護(hù)壓電陶瓷管不受外界作用力的影響，延長傳感器壽命。

此外此壓電陶瓷管1的圓柱型智能骨料可以根據(jù)被檢測對象做一些變化，其可改變之處主要包括壓電陶瓷管1尺寸，保護(hù)層材料以及厚度，壓電陶瓷型號等一些主要參數(shù)的選擇應(yīng)用，此外還可以適當(dāng)增加一些其他保護(hù)措施如柱型傳感器兩段增加混凝土或者大理石保護(hù)帽等等，還有就是圓柱型智能骨料的安裝位置和數(shù)量等。