阅读说明：本技术 一种压电智能骨料传感器及其制作方法 (Piezoelectric intelligent aggregate sensor and manufacturing method thereof ) 是由 侯爽 赵晨 于 2019-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压电智能骨料传感器及其制作方法,所述压电智能骨料传感器包括嵌入块体；所述嵌入块体包括混凝土块、定位钢筋和若干个智能骨料,所述若干个智能骨料间距的固定于混凝土块内；所述定位钢筋贯穿混凝土块向外延伸,用于与结构钢筋进行固定,所述每个智能骨料至少有一个表面暴露在空气中。所述制作方法,包括以下步骤：S1、制作混凝土块模板,所述混凝土块模板包括底模板、带孔侧模板、不带孔的侧模板和定位钢筋；S2、制作嵌入块体；S3、对步骤S2得到嵌入块体表面进行粗糙化处理。本发明优点在于便捷、可靠、准确的传感器结构嵌入。(The invention discloses a piezoelectric intelligent aggregate sensor and a manufacturing method thereof, wherein the piezoelectric intelligent aggregate sensor comprises an embedded block body; the embedded block body comprises a concrete block, a positioning steel bar and a plurality of intelligent aggregates, and the intelligent aggregates are fixed in the concrete block at intervals; the positioning steel bars penetrate through the concrete block and extend outwards for being fixed with the structural steel bars, and at least one surface of each intelligent aggregate is exposed in the air. The manufacturing method comprises the following steps: s1, manufacturing a concrete block template, wherein the concrete block template comprises a bottom template, a side template with holes, a side template without holes and positioning steel bars; s2, manufacturing an embedded block; s3, roughening the surface of the embedded block obtained in the step S2. The invention has the advantages of convenient, reliable and accurate sensor structure embedding.)

一种压电智能骨料传感器及其制作方法

技术领域

本发明属于混凝土材料无损检测技术领域，涉及一种压电智能骨料传感器及其制作方法。

背景技术

当前无损检测领域中，超声检测技术是使用频率最高的方法，将超声检测用于检测钢结构的技术已经较为成熟。而将超声检测用于检测混凝土结构的技术目前还存在很多问题。造成这种现象的原因是多方面的，其中主要的原因之一是智能骨料的嵌入方法不理想，从而导致智能骨料嵌入待测构件时的位置会有一定的偏移且这些偏移是随机的。这样会导致智能骨料发出和接收的信号与理论信号相比存在一些误差，并且这些误差难于通过数据后处理方式加以修正。

现有传统方法一：将压电智能骨料置在钢筋笼将压电智能骨料置在钢筋笼的箍筋或纵筋上，使用502胶水或者AB胶将其粘在钢筋笼上(张海滨.钢筋混凝土结构地震损伤的压电骨料应力监测与模型修正[D].大连理工大学,2016.)。现有传统方法二：将压电智能骨料置在钢筋笼的箍筋或纵筋上，通过尼龙绳、绑扎带等将其绑扎固定在钢筋笼上。(高琴.高强钢筋混凝土板在***载荷下的动态响应研究[D].武汉科技大学,2019.)

这两种通用嵌入方法存在三个缺点：第一，定位传感器时会在传感器预埋入构件中埋入尼龙绳等定位材料，这样使得传感器信号受到额外因素的干扰。第二，浇筑和振捣混凝土过程中有容易造成传感器位置发生移动。第三，当有多个传感器时，确定各个传感器的相对位置较为困难。

发明内容

本发明的目的是提出一种能更加精确的对智能骨料进行定位并且当智能骨料位置出现偏移后能通过数据后处理的方式对这些位置偏移所带来的误差加以修正的智能骨料嵌入方法，本发明是将多个智能骨料在混凝土构件中精确定位的嵌入方法。可广泛适用于各类智能骨料。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种压电智能骨料传感器，包括嵌入块体；所述嵌入块体包括混凝土块、定位钢筋和若干个智能骨料，所述若干个智能骨料间距的固定于混凝土块内；所述定位钢筋贯穿混凝土块向外延伸，用于与结构钢筋进行固定，所述每个智能骨料至少有一个表面暴露在空气中。

进一步地，若干个智能骨料的间距为不小于25mm。

进一步地，嵌入块体在布置于待测构件上时将定位钢筋焊接在传感器待测构件的结构钢筋上进行固定。

用于所述的一种压电智能骨料传感器的制作方法，包括以下步骤：

S1、制作混凝土块模板，所述混凝土块模板包括底模板、带孔侧模板、不带孔的侧模板和定位钢筋；

S2、制作嵌入块体；

S3、对步骤S2得到嵌入块体表面进行粗糙化处理。

进一步地，所述模板为方形的木模板；所述底模板表面平整。

进一步地，所述带孔侧模板上至少要有两个以上的钢筋定位孔，两个以上的钢筋定位孔的位置要在一条直线上。

进一步地，步骤S2的制作过程如下：

S21、在底模板表面上通过环氧树脂粘结按间距固定智能骨料；

S22、把带孔侧模板和不带孔侧模板钉装在底模板上，形成一个顶部开口的方框；再把定位钢筋从带孔侧模板上的钢筋定位孔穿过；

S23、向方框内浇筑、振捣和养护混凝土，待混凝土终凝后得到混凝土块，拆除模板各个模板，得到嵌入块体。

进一步地，步骤S23中，在浇筑混凝土时要用玻璃胶封住钢筋定位孔避免漏浆。

进一步地，步骤S23使用的混凝土与待测构件所使用的混凝土相同。

进一步地，步骤S3所述的粗糙化处理具体是用高压水枪冲洗去除智能骨料表面的环氧树脂，并用凿毛机及高压水枪对混凝土块表面进行凿毛处理，使得嵌入块体与被监测结构混凝土间结合良好，且具有相同的收缩和徐变。

压电智能骨料传感器的嵌入方法如下：

1)嵌入块体用于混凝土结构中的被动检测时，先对嵌入块体上的混凝土块表面用凿毛机进行凿毛处理，再把嵌入块体放置在待测构件的指定位置，然后把其上的定位钢筋和待测构件的钢筋笼上的钢筋这里一般是指箍筋焊接在一起。

2)嵌入块体用于混凝土结构中的主动检测时，要各个块体间要严格对齐，待测构件至少要嵌入两个以上的嵌入块体，其中一个用于激励发出信号，其他作为接受端接收信号。具体的，先用细铁丝将定位钢筋初步固定在待测构件的钢筋笼上，然后做细部调整使得嵌入块体之间对齐，最后逐个放开细铁丝再把定位钢筋焊接在微调后的位置上。最后将嵌入块体上的定位钢筋和待测结构钢筋焊接在一起。

本发明对智能骨料的定位是先在嵌入块体模板上定位再将嵌入块体定位在待测构件中，区别于传统方法将智能骨料在待测构件中直接进行定位，这样做使得操作空间增加，施工更加便利。

本发明中智能骨料可以通过模板面进行定位，可以直接把智能骨料放在模板的夹角处，这样智能骨料的对齐程度就取决于模板表面的平整程度，区别于传统方法需要通过人工用尺子量距离等定位方法，使得误差减小。

本发明的制作方法不会引入如绑扎绳等其他材料就可以将智能骨料固定。这样将不会引起额外的误差。

本发明是通过定位钢筋对嵌入块体内的多个智能骨料进行定位的。如若由一些不可预测原因导致嵌入块***置发生偏转，那么所有嵌入块体内的智能骨料都将偏转相同的角度，这使得数据后处理阶段可以很容易修正这种误差。

本发明是通过定位钢筋对嵌入块体内的多个智能骨料进行定位。智能骨料的位置会发生偏移是由于在浇筑振捣混凝土时会有很大的力作用在智能骨料上。所以为了使得智能骨料的位置不发生偏移，嵌入智能骨料的方式必须要足够可靠，对待嵌入的智能骨料具有一定的约束作用。然而传统的用绳子绑扎或用胶粘等方式对智能骨料的约束显然不够。本发明的制作方法是通过定位钢筋对嵌入块体内的多个智能骨料进行定位的。在这其中智能骨料是由混凝土包裹约束的，而定位钢筋则是焊接在待测构件钢筋笼上，因而能非常好的约束智能骨料的位置使其不发生偏移。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

1.定位智能骨料时不必再在待测构件中埋入尼龙绳等定位材料，这样使得智能骨料信号的收发不会受到额外因素的干扰。

2.降低乃至消除待测构件在其浇筑和振捣混凝土过程中对智能骨料位置的影响。

3.如在定位智能骨料过程中由于个别原因造成定位钢筋倾斜，那么定位钢筋所连接的嵌入块体内的所有智能骨料都将向着同一个方向倾斜，这样可以通过数据后处理的方法进行简单修正。

4.安装智能骨料过程方便，简单。

5.此方法广泛适用于各种智能骨料的定位，是一种简单但有效的智能骨料嵌入方法。

附图说明

图1是本实施例混凝土块模板整体示意图；

图2是本实施例嵌入块体中智能骨料布置示意图；

图3是本实施例一种压电智能骨料传感器示意图。

具体实施方式

为使本发明更加易懂，以下结合附图和具体实施方法做进一步说明。

有关本发明的技术内容、特点及功效，在配合以下参考图式的较佳实施例的详细说明中可清楚呈现。通过对具体实施方式的说明，可对本发明有较深入且具体的了解，然而所附图式仅供参考和说明之用并非用来对本发明加以限制。

如图3所示，一种压电智能骨料传感器，包括嵌入块体6；所述嵌入块体6包括混凝土块7、定位钢筋8和若干个智能骨料9，所述若干个智能骨料9间距的固定于混凝土块7内；所述定位钢筋8贯穿混凝土块7向两侧外延伸，用于与结构钢筋进行焊接固定，所述每个智能骨料9至少有一个表面暴露在空气中。

若干个智能骨料9的间距为不小于25mm。

嵌入块体6在布置于待测构件上时将定位钢筋8焊接在传感器待测构件的结构钢筋上进行固定。

用于所述的一种压电智能骨料传感器的制作方法，包括以下步骤：

S1、制作混凝土块模板1，如图1所示，所述混凝土块模板1包括底模板2、带孔侧模板3、不带孔的侧模板5和定位钢筋8；

所述模板为方形的木模板；所述底模板2表面平整。

所述带孔侧模板3上至少要有两个以上的钢筋定位孔4，两个以上的钢筋定位孔4的位置要在一条直线上。

S2、制作嵌入块体6；制作过程如下：

S21、在底模板2表面上通过环氧树脂粘结按间距固定智能骨料9，如图2所示，将若干智能骨料9粘贴在底模板2相对两侧面；

S22、把带孔侧模板3和不带孔侧模板5钉装在底模板2上，形成一个顶部开口的方框；再把两个定位钢筋8分别从带孔侧模板3上不同的钢筋定位孔4穿过；

S23、向方框内浇筑、振捣和养护混凝土，待混凝土终凝后得到混凝土块7，拆除模板各个模板，得到如图3所示的嵌入块体6。在浇筑混凝土时要用玻璃胶封住钢筋定位孔4避免漏浆。

步骤S23使用的混凝土与待测构件所使用的混凝土相同。

S3、对步骤S2得到嵌入块体6表面进行粗糙化处理。

具体是用高压水枪冲洗去除智能骨料9表面的环氧树脂，并用凿毛机及高压水枪对混凝土块7表面进行凿毛处理，使得嵌入块体6与被监测结构混凝土间结合良好，且具有相同的收缩和徐变。

压电智能骨料传感器的嵌入方法如下：

1)嵌入块体用于混凝土结构中的被动检测时，先对嵌入块体上的混凝土块表面用凿毛机进行凿毛处理，再把嵌入块体放置在待测构件的指定位置，然后把其上的定位钢筋和待测构件的钢筋笼上的钢筋这里一般是指箍筋焊接在一起。

2)嵌入块体用于混凝土结构中的主动检测时，要各个块体间要严格对齐，待测构件至少要嵌入两个以上的嵌入块体，其中一个用于激励发出信号，其他作为接受端接收信号。具体的，先用细铁丝将定位钢筋初步固定在待测构件的钢筋笼上，然后做细部调整使得嵌入块体之间对齐，最后逐个放开细铁丝再把定位钢筋焊接在微调后的位置上。最后将嵌入块体上的定位钢筋和待测结构钢筋焊接在一起。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护范围。