一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置

1.本实用新型属于混凝土结构耐久性监测领域，具体涉及一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置。


背景技术：

2.随着当今人们对混凝土结构性能、外观需求的不断严苛，混凝土结构的体积、形状也在日益变化，市面上传感器的单一规格造成了对混凝土结构监测范围和形状的局限性，已无法满足对多样的混凝土结构监测的需求。
3.比如，授权公告号为cn215598972u的新型专利公开一种钢筋混凝土腐蚀监测设备，包括埋设在钢筋混凝土内的抗腐蚀电块、长效参比电极、氯离子传感器和热电偶等，虽然可以实现对钢筋混凝土腐蚀的持续检测，但监测参数单一，且难以实现高精度及不同深度的监测(多尺度)；另外，授权公告号为cn107014744b的发明专利公开一中钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法，包括不锈钢环片、不锈钢环片固定支架、不锈钢环片固定横梁，不锈钢环片固定横梁固定在箍筋上，同样存在监测方法单一，不能满足多梯度监测的需求。
4.在海洋及其他严酷环境的作用下，钢筋混凝土结构更易被氯离子侵蚀引发结构的过早失效，如何克服现有监测方法单一、精度差、不及时的缺陷，实现不同深度多梯度监测需求，达到更好的进行腐蚀监测以及混凝土结构的寿命预测是工程急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型针对目前国内外对混凝土结构耐久性监测单一、精度差等缺陷，提出一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，通过多种传感器组合，实现对混凝土结构参数的多梯度高精度监测。
6.本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，包括多组监测单元，每组监测单元包括传感器支架以及沿传感器支架长度方向依次排布的监测传感器，相邻监测单元之间通过滑动连接轨道呈梯度连接，每组监测单元距离混凝土外部保护层的距离不同；
7.所述传感器支架为u型支架，包括底板以及两端侧板，滑动连接导轨安装在侧板的两侧，包括相配合的凹导轨和凸导轨；凸导轨的长度与传感器支架等高，凹导轨的长度小于传感器支架的高度；
8.所述监测传感器包括钢筋锈胀力传感器、钢筋阳极、钢筋锈蚀量传感器、温湿度传感器和氯离子传感器，且所有监测传感器的监测点等高。
9.进一步的，所述凸导轨为圆柱状或棱柱状凸起结构，对应的凹导轨为带有与圆柱状或棱柱状凸起结构配合的凹槽结构，凹导轨的长度为三分之一传感器支架的高度。
10.进一步的，所述传感器支架采用绝缘材料制作，传感器支架的长度l为20cm-50cm，高度h为5cm-10cm，当混凝土界面过大时，可以将多组监测装置水平间隔安装。
11.进一步的，所述底板上还设置有与侧板平行的第一安装板和第二安装板，钢筋锈胀力传感器安装在第一安装板和第二安装板之间，所述钢筋锈蚀量传感器开口向上通过两个垫块固定在第二安装板和侧板之间，钢筋锈蚀量传感器开口的圆心与钢筋阳极同心放置。
12.进一步的，所述温湿度传感器通过装有半透膜的开孔外壳固定在侧板上，能在保证更好的监测温湿度的同时，阻止有害离子进入其中。
13.进一步的，所述氯离子传感器包括工作电极和参比电极，通过扎带固定在传感器支架的底板上。
14.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
15.本方案设计一种可拆装的监测装置，通过滑动连接轨道随意拆装，实现多梯度参数测量，适应多样的混凝土结构；可随钢筋笼一起浇筑于钢筋混凝土结构内部，服役周期为结构的全寿命周期；且装置通过多种传感器融合，通过各监测参数的比较实现对混凝土结构中关键参数的更精准监测，有效提高钢筋混凝土结构耐久性监测设备的精度和适用性。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例所述传感器监测单元的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例多组传感器监测单元组合状态第一结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例多组传感器监测单元组合状态第二结构示意图；
19.图4为图3的侧视结构示意图。
具体实施方式
20.为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例所述的长度、高度等位置关系以图1所示方向为准，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。
21.本实施例提出一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，包括多组监测单元，如图1所示，每组监测单元包括传感器支架7以及安装在传感器支架7上的监测传感器，所述传感器支架7为u型支架，包括底板71以及两端侧板72，底板71上还设置有与侧板72平行的第一安装板5和第二安装板6，监测传感器沿传感器支架7长度方向排布，侧板72的两侧安装有滑动连接轨道，所述滑动连接导轨包括相配合的凹导轨11和凸导轨12，所述凸导轨12的长度与传感器支架7等高，所述凹导轨11安装在凸导轨12相对侧的中心位置，其长度为三分之一传感器支架7的高度；所述监测传感器包括钢筋锈胀力传感器1、钢筋阳极2、钢筋锈蚀量传感器3、温湿度传感器4和氯离子传感器，所述钢筋阳极2与钢筋锈蚀量传感器3同轴，且所有监测传感器的监测点等高，以实现对同一梯度的混凝土参数监测。
22.继续参考图2-4，为四组相同的监测单元之间通过滑动连接导轨组成的监测装置，实际使用时，根据需要进行监测单元组装，起到扩大监测范围和适应不同监测角度的作用，组装时可以将多组监测单元进行梯度排列，每组监测单元距离混凝土外部保护层的距离不同，就会检测到不同深度处的腐蚀情况。本实施例中，所述传感器支架7采用绝缘材料，比如
四氟乙烯；传感器支架7的长度l为20cm-50cm，高度h为5cm-10cm，本实施例优选长度为30cm，高度为9cm，当混凝土界面过大时，可以将多组监测装置水平间隔安装。
23.另外，所述凸导轨12为圆柱状或棱柱状凸起结构，对应的凹导轨11为带有与圆柱状或棱柱状凸起结构配合的凹槽结构，凹导轨11和凸导轨12配合使用，起连接和调整各传感器监测单元之间位置的作用，以实现相邻传感器支架7的组装，且相邻传感器支架7高度呈阶梯状排布，比如高度差s为3cm，如图2-4所示，具体根据实际需要对监测单元的数量及梯度差进行组装即可，在此不做过多阐述，以便于监测混凝土不同梯度出参数，本传感器的检测方式为多组传感器梯度排列，用以检测混凝土内部不同深度处的钢筋腐蚀信息，梯度排列的多少根据待检测深度和混凝土大小决定
24.本实施例中，所有传感器的原理为已知成熟手段，比如，钢筋锈胀力传感器1由两个半圆凹槽钢筋相扣组成，安装在第一安装板5和第二安装板6之间，凹槽钢筋外表面直径28mm，内表面直径18mm，凹槽钢筋内表面贴有两组应变工作元件和应变补偿元件(如公开号cn109669028a所公开的原理)。所述钢筋锈蚀量传感器3开口向上通过两个垫块固定在第二安装板和侧板之间，具体的，钢筋锈蚀量传感器3上方为开口直径35mm的半圆，半圆的圆心与钢筋阳极2同心放置(李哲.基于电磁场场变响应原理的海洋环境混凝土中钢筋锈蚀监测技术研究[d].青岛理工大学,2020.doi:10.27263/d.cnki.gqudc.2020.000157.)，所述钢筋阳极包括实心碳钢棒2和两个橡胶绝缘保护套8，实心碳钢棒2为直径为28mm的圆柱形结构，其两端中心开孔用来连接导线。同时实心碳钢棒2两端各套有一个2mm厚、10mm宽的橡胶绝缘保护套8，用来与外界绝缘。所述温湿度传感器4(szwt-15型温湿度计)通过装有半透膜的开孔外壳固定在u型传感器支架的侧板上，能在保证更好的监测温湿度的同时，阻止有害离子进入其中，以防对温湿度传感器造成破坏，所述开孔外壳的开孔方式可为圆孔、三角形孔等任何形式的开孔。所述氯离子传感器(氯离子电极lg-c1181)包括银氯化银工作电极9和锰二氧化锰参比电极10，工作电极9和参比电极10通过扎带固定在u型传感器支架的底板开孔上，用来监测混凝土结构中的氯离子浓度，u型传感器支架7上有多个开孔用来安装各个传感器，可以使各个传感器精确的安装在各个位置，具体传感器的数量以及类型可以根据实际需要进行调整，保证同一组传感器监测同一梯度混凝土参数即可，监测传感器与外部监测系统通过网关进行数据的无线传输，以便监测者随时随地了解结构内部腐蚀情况。
[0025]
本实施例的监测装置使用时，直接浇筑于钢筋混凝土内部，通过应变工作元件和应变补偿元件得到钢筋的锈胀应力数值，通过温度度传感器得到混凝土内部的温度和湿度值，通过钢筋锈蚀量传感器得到钢筋的锈蚀量，通过氯离子传感器得到混凝土内部的氯离子分布情况，采用本实施例的监测装置，实现了多种方式的监测，且对混凝土不同深度参数进行监测，克服了单一测量方法存在的缺陷，可实现多梯度监测，且提高了测量结果的准确性。
[0026]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，包括多组监测单元，其特征在于：每组监测单元包括传感器支架(7)以及沿传感器支架(7)长度方向依次排布的监测传感器，相邻监测单元之间通过滑动连接轨道呈梯度连接，每组监测单元距离混凝土外部保护层的距离不同；所述传感器支架(7)为u型支架，包括底板(71)以及两端侧板(72)，滑动连接导轨安装在侧板(72)的两侧，包括相配合的凹导轨(11)和凸导轨(12)；凸导轨(12)的长度与传感器支架(7)等高，凹导轨(11)的长度小于传感器支架(7)的高度；所述监测传感器包括钢筋锈胀力传感器(1)、钢筋阳极(2)、钢筋锈蚀量传感器(3)、温湿度传感器(4)和氯离子传感器，且所有监测传感器的监测点等高。2.根据权利要求1所述的组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，其特征在于：所述凸导轨(12)为圆柱状或棱柱状凸起结构，对应的凹导轨(11)为带有与圆柱状或棱柱状凸起结构配合的凹槽结构，凹导轨(11)的长度为三分之一传感器支架(7)的高度。3.根据权利要求1所述的组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，其特征在于：所述传感器支架(7)采用绝缘材料制作，传感器支架(7)的长度l为20cm-50cm，高度h为5cm-10cm。4.根据权利要求1所述的组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，其特征在于：所述底板(71)上还设置有与侧板(72)平行的第一安装板(5)和第二安装板(6)，钢筋锈胀力传感器(1)安装在第一安装板(5)和第二安装板(6)之间，所述钢筋锈蚀量传感器(3)开口向上通过两个垫块固定在第二安装板(6)和侧板(72)之间，钢筋锈蚀量传感器(3)开口的圆心与钢筋阳极(2)同心放置。5.根据权利要求1所述的组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，其特征在于：所述温湿度传感器(4)通过装有半透膜的开孔外壳固定在侧板(72)上。6.根据权利要求1所述的组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，其特征在于：所述氯离子传感器包括工作电极(9)和参比电极(10)，通过扎带固定在传感器支架(7)的底板(71)上。

技术总结
本实用新型公开一种组合式多梯度混凝土结构参数监测装置，包括多组监测单元，每组监测单元包括传感器支架以及沿传感器支架长度方向排布的监测传感器，监测传感器包括钢筋锈胀力传感器、钢筋阳极、钢筋锈蚀量传感器、温湿度传感器和氯离子传感器等，相邻监测单元之间通过滑动连接导轨组合安装，组装时可以将多组监测单元进行梯度排列，每组监测单元距离混凝土外部保护层的距离不同。使用时，将该装置绑扎在钢筋笼上，随钢筋笼一起浇筑，使用周期为混凝土结构的全寿命周期，且装置通过多种传感器融合，通过各监测参数的比较实现对混凝土结构中关键参数的更精准监测，有效提高钢筋混凝土结构耐久性监测设备的精度和适用性。土结构耐久性监测设备的精度和适用性。土结构耐久性监测设备的精度和适用性。


技术研发人员：王鹏刚 王辉 田砾 黄微波 迟培云 林旭梅 高义志
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/8