专利名称：基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁健康监测中的无损检测装置，特别涉及一种基于柔性导电涂料 的内埋式裂缝监测装置。
背景技术：
混凝土桥梁在使用过程中，在行车荷载和其它一些外在因素的影响下，表面不 可避免地会出现裂缝等毁伤，如不及时发现和解决，就会危及整个桥梁结构的安全。因 此，及时、方便和准确检测裂缝是否发生、扩展及位置和宽度，对于桥梁的健康监测具
有重要意义。在本实用新型发明之前，目前广泛采用在线、分布式监测技术方法，其中较为 突出的是光纤传感器监测技术和智能混凝土技术。光纤传感器监测技术是将光纤预埋入 混凝土构件或贴于外表面，通过检测光纤传感器中光强输出的变化来判断内应力的变化 以及裂缝的发生、发展的方法。因而，该方法易于布置传感器，感知信息量大，适合进 行裂缝的分布式监测。但是，该方法存在着成本太高，又无法对裂缝宽度进行测量，而 当裂缝扩展到一定程度是会发生断裂失效等后果。智能混凝土技术方法是将导电性材料 (如石墨、碳粉、钢纤维、炭纤维等)直接埋设到混凝土内部，或者将智能检测线(碳纤 维丝、铜丝等)以网格的形式粘贴在混凝土结构表面，通过监测混凝土电信号来进行判 断裂缝的方法。该技术方法虽然是将传感器与结构本身一体化，具有使用方便和能真实 反应构件状态的优点，但是在裂缝位置确定、裂缝宽度测量等一系列问题上仍然无法有 效解决，并且这种方法距离实用化似乎还有较长的距离。
发明内容本实用新型的目的就在于克服上述各种检测方法的不足，开发一种基于柔性导 电涂料的内埋式裂缝监测装置。本实用新型的技术方案是基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其主要技术特征在于将铜片粘贴到 橡胶条上，将导线焊接到铜片上，在橡胶条上刷涂一层导电涂料。本实用新型的优点和效果在于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测元件是一种表面 涂刷了导电涂料的橡胶条，可以在桥梁施工过程中埋入桥梁构件的关键部位，通过测量 其电阻变化，从而实现对桥梁的健康监测。本实用新型基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测元件，所使用的导电涂料是 一种自制的填加性碳系双组分改性聚酯导电涂料，固化干燥后的特点是表面电阻率 0.8-1 Ω · cm1、-50°C 100°C环境温度下，断裂延伸率50_80%、防潮性能优异、耐酸 碱盐性能好、80°C温度下可半永久使用。橡胶条为柔性结构，与混凝土相比，弹性模量 较低，变形过程中，不会对桥梁构件产生额外的反作用力。基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测元件两端粘贴铜片并引出导线，导电涂料要覆盖铜片，从而方便使用仪器测量电阻的变化。电阻测量可使用常见的欧姆表、万用 表，或者使用自行研发的数据采集仪器，能同时实现12通道的测量，并可以对数据进行 保存、分析。利用红外成像技术还可以有效识别裂缝的位置，而且可以进行远距离、非 接触的情况下测量裂缝的宽度。本发明的优点在于监测元件制备工艺简单，成本低，可大批量生产。根据桥梁 监测的需要，选择埋置的位置及数量，从而实现桥梁裂缝的分布式检测。测量原理简 单，可靠性高，后期监测及数据的处理都较为方便。推广使用后，可大大降低检测成 本，提高检测效率，真正实现远距离、非接触、实时检测。
图1—本实用新型的结构原理示意图。
具体实施方式
如图1所示本实用新型主要由橡胶条1，导电涂料2，铜片3及导线4组成；首先，将铜片 3粘贴到橡胶条1上，橡胶条1两端要分别粘贴铜片3，将导线4焊接到铜片3上，然后 在橡胶条1上刷涂一层导电涂料2，导电涂料2要覆盖端部铜片3，并盖住铜片3。将橡胶条1埋入到桥梁当中。当桥梁出现裂缝的现象时，由于橡胶条1的弹性 模量低于混凝土的弹性量，涂刷于橡胶条1上的导电涂料2的电阻值发生变化，通过铜片 3及导线4传递到远方的检测设备(欧姆表、万用表或者多通道数据采集仪)，得到相应 的电阻值。利用电脑软件分析得到的电阻数据，绘制电阻变化率随时间变化的曲线，就 可以简单、准确和及时知道裂缝的具体位置和宽度。
工程实践表明，本装置的电阻变化率的变化与构件的变形保持同步，能 够有效的对混凝土构件变形_开裂-裂缝发展进行监测，尤其可以非常灵敏地监测到裂缝 的出现。同时由于橡胶条1和导电涂料2具有良好的延伸性，可以对裂缝的发展进行连 续监测，满足大多数工程监测的需要。
权利要求1.基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于将铜片粘贴到橡胶条上， 将导线焊接到铜片上，在橡胶条上刷涂一层导电涂料。
2.根据权利要求1所述的基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于橡胶 条为柔性结构。
3.根据权利要求1或2所述的基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于 橡胶条的弹性模量比混凝土的弹性模量低。
4.根据权利要求1所述的基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于橡胶 条两端要分别粘贴铜片。
5.根据权利要求1所述的基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于橡胶 条上刷涂的一层导电涂料的表面电阻率0.8-1 Ω · cm1。
6.根据权利要求1或5所述基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置，其特征在于导 电涂料要覆盖端部铜片。
专利摘要本实用新型涉及一种基于柔性导电涂料的内埋式裂缝监测装置。本实用新型结构是将铜片粘贴到橡胶条上，将导线焊接到铜片上，在橡胶条上刷涂一层导电涂料。本实用新型解决了以往存在的成本高、无法对裂缝宽度进行测量，在裂缝位置确定、裂缝宽度测量等一系列问题上无法有效解决等缺陷。本实用新型制备工艺简单，成本低，可大批量生产。根据桥梁监测的需要，选择埋置的位置及数量，从而实现桥梁裂缝的分布式检测。测量原理简单，可靠性高，后期监测及数据的处理都较为方便。推广使用后，可大大降低检测成本，提高检测效率，真正实现远距离、非接触、实时检测。
文档编号G01B7/00GK201803691SQ20102904415
公开日2011年4月20日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者姚冰, 翟可为, 赵启林, 邓安钟, 陈浩森 申请人:赵启林