一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)，屬于道路監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(jì)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(jì)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(fèi)，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(jì)，減少瀝青路面的早期損壞至關(guān)重 要。
[0003] 目前，監(jiān)測路表彎沉是工程界評價(jià)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(shí)際力學(xué)狀態(tài)，無法為路面結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本實(shí)用新型擬提出一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變 的機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)。該應(yīng)變計(jì)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(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測與信號收集。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種尼龍66基復(fù)合機(jī)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。
[0007] 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(jī)敏性優(yōu)良。
[0008] 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。
[0009] 表面鍍鎳的碳納米管在不影響碳納米管優(yōu)良的機(jī)敏性的情況下，能提高電導(dǎo)率， 且利于分散。
[0010]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(jī)敏性。
[0011] 上述尼龍66基復(fù)合機(jī)敏材料在制備監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的應(yīng)變計(jì)中的應(yīng)用。
[0012] -種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)，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(jī)敏材料制成，柱體形條外側(cè)設(shè)置封裝 層。
[0013] 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°C)等要 求。
[0014] 優(yōu)選的，所述應(yīng)變計(jì)包括監(jiān)測瀝青路面拉應(yīng)變應(yīng)變計(jì)和監(jiān)測瀝青路面壓應(yīng)變應(yīng)變 計(jì)，所述固定元件為柱形擋板。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述拉應(yīng)變應(yīng)變計(jì)的柱體形條的長度與每個底面的任意兩點(diǎn)連線 的長度的最大比值為15~20,每個底面任意兩點(diǎn)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。
[0016] 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。
[0017] 所述拉應(yīng)變應(yīng)變計(jì)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(diǎn)的應(yīng)變。但在實(shí)際應(yīng)用中，需考慮元件本身制作工 藝的可操作性以及機(jī)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(shí)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。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述壓應(yīng)變應(yīng)變計(jì)兩端柱形擋板尺寸要求為，柱形擋板的截面半 徑大于柱體形條的截面的半徑;柱體形條的長度應(yīng)小于等于所需監(jiān)測結(jié)構(gòu)層厚度的二分之 一，柱體形條的每個底面上任意兩點(diǎn)連線長度小于等于柱體形條的長度。
[0019] 優(yōu)選的，所述封裝層包括涂膠層和套合在涂膠層外側(cè)的套管。
[0020] 優(yōu)選的，所述內(nèi)置電極的個數(shù)為兩個，兩個內(nèi)置電極平行設(shè)置。
[0021] 上述機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)的使用方法，將拉應(yīng)變應(yīng)變計(jì)水平埋置在待監(jiān)測結(jié)構(gòu)層的層 底或?qū)觾?nèi)；或?qū)簯?yīng)變應(yīng)變計(jì)豎直埋置在待監(jiān)測結(jié)構(gòu)層的層頂或?qū)觾?nèi)，柱體形條平行于瀝 青結(jié)構(gòu)層埋置時為水平埋置，柱體形條豎直埋置時為豎直埋置。
[0022] 上述機(jī)敏材料應(yīng)變計(jì)在監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變中的應(yīng)用，應(yīng)變計(jì)的參數(shù)包括失效區(qū) 間、監(jiān)測區(qū)間、靈敏度及工作溫度范圍。
[0023] 優(yōu)選的，應(yīng)變計(jì)的失效區(qū)間為>30000με，監(jiān)測區(qū)間為8%~10%，靈敏度為0.0025 ~0·01%/με，工作溫度范圍為-20~70°C。
[0024]此應(yīng)變計(jì)使用中在大應(yīng)變情況下不會破壞，能監(jiān)測大范圍的應(yīng)變值;靈敏度適中， 能感應(yīng)較小應(yīng)變而不易受外界干擾，穩(wěn)定性較佳;應(yīng)變計(jì)工作溫度范圍廣泛，能適應(yīng)瀝青路 面溫度的變化，適應(yīng)于瀝青路面運(yùn)營當(dāng)中應(yīng)變的長期監(jiān)測。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0026] 1、本實(shí)用新型的尼龍66基復(fù)合機(jī)敏材料具有優(yōu)良的機(jī)敏性能，能將應(yīng)變情況轉(zhuǎn)換 為電信號，是應(yīng)變計(jì)的核心組成部分，能適用于應(yīng)變的檢測，可靠度高，精確度好。
[0027] 2、所述尼龍66基復(fù)合機(jī)敏材料與瀝青混凝土路面有良好的變形協(xié)調(diào)性，能準(zhǔn)確監(jiān) 測瀝青路面應(yīng)變。
[0028] 3、本實(shí)用新型的應(yīng)變計(jì)各元件組成原料來源廣泛，價(jià)格低廉，成型工藝較為簡單， 成本低廉，能有效降低瀝青路面應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測成本，可以大量推廣，廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本實(shí)用新型的拉應(yīng)變應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本實(shí)用新型的壓應(yīng)變應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為機(jī)敏材料應(yīng)變-電阻變化率圖。
[0032]其中，1、柱體形條，2、內(nèi)置電極，3、柱形擋板，4、外接線路。圖3中，虛線表示應(yīng)變， 實(shí)線表示電阻變化率。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0034] 如圖1和圖2所示，一種監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變的機(jī)敏材料