[发明专利]一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，属于结构工程技术领域。

背景技术

混凝土因其自身有着其他材料无法替代的优越性能，因而被广泛用于土木工程结构构件中，然而混凝土裂缝的存在却随处可见，它对建筑物的安全性、耐久性有着至关重要的影响。混凝土裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。一般情况下，微观裂缝对结构本身无大碍。混凝土宏观裂缝即通常所说的混凝土裂缝，其宽度若超出规范对裂缝控制的计算范围，则可被视为有害裂缝，会给结构物带来安全隐患，可能导致安全事故发生，对结构强度、耐久性和使用功能造成不利的影响。混凝土结构的裂缝监测一直受到国内外研究机构和学者的广泛关注。

目前混凝土结构裂缝开展和尺寸位置监测一般通过人工观测与混凝土裂缝检测仪相结合的方式进行相关检测，有时会采用混凝土裂缝量测放大尺或超声波检测的方法，其特点是通过人工观测相结合的方式在裂缝开展区观测混凝土的开裂位置、检测混凝土裂缝的宽度以及复杂的裂缝检测机敏网装置。其缺点也非常明显：其一，相关仪器费用昂贵，不经济，同时需要人工操作，仪器装置操作较为复杂，有时结构较难检测部分裂缝开展检测有一定的难度；其二，人工观测混凝土结构裂缝有一定的误差，包括操作仪器读数等方面随机性大，检测数据准确性不高；其三，不能对混凝土结构裂缝开展位置和不同位置开裂宽度随时间或荷载的变化情况进行系统的检测。

因此，本领域技术人员致力于开发一种结构简单、操作方便、成本较低的简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，能够对混凝土开裂区域裂缝的开裂时间、位置和宽度进行较为准确的检测，具有良好的经济效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种简易混凝土裂缝监测与量测装置及方法，具有结构简单、操作方便、成本较低等特点，能够对混凝土开裂区域裂缝的开裂时间、位置和宽度进行较为准确的检测，工作可靠且经济实用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种简易混凝土裂缝监测与量测装置，包括布置在混凝土结构裂缝开展区域的若干纯细铜丝、紧贴在每根纯细铜丝旁边布置的相应数量合金丝、两块布置有相应数量应变片的钢板、数据采集仪以及中控计算机装置；

其中，所述纯细铜丝垂直于裂缝开展方向排列，且与其中一块钢板上的应变片一一对应；每根纯细铜丝通过导线与其相对应的应变片(主要作为电路中的固定电阻，便于采集电路参数)串联，并通过导线与数据采集仪形成一个回路；所述纯细铜丝的直径通过所测混凝土材料的应力应变特性确定，其直径满足：当混凝土结构开裂的同时，其上方的纯细铜丝即受拉断裂；

所述合金丝与另一块钢板上的应变片一一对应，同样地，每根合金丝通过导线与其相对应的应变片串联，并通过导线与数据采集仪形成一个回路；根据合金丝随裂缝开展产生变形的原理，通过合金丝的电阻值变化实现裂缝开展宽度值的监测；

所述数据采集仪通过导线与中控计算机装置相连，通过数据采集仪和中控计算机装置实现纯细铜丝及合金丝所对应的应变片数据的采集和记录，同时判断混凝土裂缝开展情况。

优选的，为了保证测量精度，所述纯细铜丝及合金丝外均包裹有绝缘层，且纯细铜丝及合金丝通过胶水粘合在混凝土结构表面。

优选的，所述合金丝选用电阻率与延性较高的材料制成，如合金铜材料。

一种简易混凝土裂缝监测与量测方法，包括以下步骤：

步骤A：在混凝土结构裂缝开展区域布置若干纯细铜丝，并紧贴在每根纯细铜丝旁边布置一根合金丝；通过导线将每根纯细铜丝与其相对应的应变片串联，并与数据采集仪形成一个回路；同样地，通过导线将每根合金丝与其相对应的应变片串联，并与数据采集仪形成一个回路；通过数据采集仪和中控计算机装置采集并记录纯细铜丝及合金丝所对应的应变片产生的数据(例如通过应变片的电流、电压等)；

步骤B：当某处纯细铜丝断裂后，其所在回路断开，其相对应的应变片将在中控计算机装置上不产生数据，因此，通过纯细铜丝相对应的应变片数据的变化来捕捉混凝土裂缝的产生位置和时间，并通过数据采集仪及加载作动头上的压力传感器采集结构测试部位的开裂荷载；