[实用新型]一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置

说明书

本实用新型公开了一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，属于智能传感装置技术领域，包括封装混凝土段以及由导电混凝土浇筑成型的智能混凝土段，封装混凝土段与智能混凝土段相连接，封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。通过碳纤维复合智能材料的电阻率变化，表征智能传感装置周围的混凝土弹性阶段的应变变化，通过智能混凝土段内两个电极之间的电阻变化，表征智能传感装置周围的混凝土塑性阶段受力时的受损程度和变化。

技术领域

本实用新型涉及一种智能传感装置领域，具体涉及一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置。

背景技术

在建筑中梁与柱等承重结构强度关乎到建筑整体的安全性，而混凝土自身的强度以及受力后混凝土内部的损伤更是直接影响梁与柱等承重结构安全的因素。混凝土强度除了材料本身以及材料配比等对混凝土强度会有影响之外，混凝土前期养护的凝固过程也至关重要；但目前无论是混凝土的凝固阶段，还是后期混凝土受力后内部损伤程度都没有一个很好的进行量化的监测方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，能够有效的将混凝土的弹性阶段的应力变化，以及混凝土受力后受损程度以及损伤发展情况进行有效的量化。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型一种混凝土和碳纤维复合的智能传感装置，包括封装混凝土段以及导电混凝土混合浇筑成型的智能混凝土段，封装混凝土段与智能混凝土段相连接，封装混凝土段与智能混凝土段之间封装有两个相互不接触且正交设置的碳纤维复合智能材料，智能混凝土段内置有两个用于检测电阻率变化的电极。

优选的，碳纤维复合智能材料为长条状。

优选的，碳纤维复合智能材料通过铜导线与检测器连接。

优选的，电极为铜丝电极，铜丝电极与检测器连接。

优选的，智能混凝土段为直径20～40mm，厚度10～20mm的圆柱体。

优选的，封装混凝土段为直径20～40mm，厚度10～20mm的圆柱体。

优选的，导电混凝土由导电材料和混凝土混合而成，导电材料为石墨粉、炭黑、碳纤维或石墨烯。

优选的，智能混凝土段中导电材料用量为混凝土用量的5％。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、碳纤维复合智能材料具有比重轻、导电率高以及具有较高灵敏度的力敏特征特性。利用碳纤维复合智能材料这种性能能够灵敏感知到结构的受力状况，因此，将其封装在智能混凝土段和封装混凝土段中之后，当周围混凝土凝固时，碳纤维复合智能材料能够监测周围混凝土弹性阶段的应变变化，通过监测碳纤维复合智能材料两端电阻率的变化情况，能够很好的将混凝土弹性阶段的应变变化进行量化，方便进行观察和研究；

智能混凝土段为普通混凝土内掺入导电材料混合而成的导电混凝土浇筑而成，使其具有了导电性能和压敏特征。既保持了水泥基复合材料的性能，耐久性好，与普通混凝土同寿命的同时，又具有压敏材料的特性。当混凝土受力未出现损伤时，掺入导电材料的混凝土电阻率减小，出现损伤后，则电阻率逐渐增大，损伤越严重，电阻率增大幅度越大，因此，通过用检测器检测两个电极之间的电阻变化，即可得到智能混凝土段内部损伤的演化发展，继而很好的表征出智能传感装置所在建筑结构周围的混凝土结构变化，将其有效的进行量化；

碳纤维复合智能材料适宜监测混凝土的弹性阶段的应变变化，智能混凝土适合监测其进入塑性阶段后的损伤变化，利用二者各自的特点，将之组合到一起构成复合传感器，同时封装混凝土将碳纤维复合智能材料封装在智能混凝土段上，能够防止碳纤维复合智能材料智能传感器受到外界不经意的破坏，因此，在实验室完成封装后，将其埋设到建筑结构中后，封装混凝土段是传递应力和应变到碳纤维复合智能材料到的介质。