[发明专利]监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法

说明书

本发明公开了监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法，包括由机敏材料制成的且能感知压应力变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；本发明所述机敏材料元件具有优良的机敏性能，能将受力情况转换为电信号，是传感器的核心组成部分，能适用于压应力的检测，可靠度高，精确度好。

技术领域

本发明涉及道路监测领域，具体涉及一种监测沥青路面压应力的机敏材料传感器及其制作方法。

背景技术

沥青类路面是我国主要的路面结构形式。由于沥青路面材料、结构、施工工艺的复杂性，沥青路面结构的力学分析、现场监测十分困难，路面设计和应用者难以准确掌握沥青路面的力学状态，这对沥青路面结构设计与维修方案的确定十分不利，并导致大量的沥青路面早期损坏，由此发生严重的工程量浪费，对行车造成不利影响，并引发其他社会和环境问题。在温、湿和车辆荷载作用的复杂环境下，沥青混凝土结构层的力学状态十分复杂。准确掌握沥青路面结构的力学状态对于路面的科学设计，减少沥青路面的早期损坏至关重要。

目前，监测路表弯沉是工程界评价路面结构力学状态的常用方法，由于分析方法、材料参数等影响，采用这种方法难以得到路面结构内部的实际力学状态，无法为路面结构的设计、养护提供科学依据，沥青结构层内部力学状态的测试显得十分必要。

目前，沥青路面结构应力应变的监测中，电阻式应变片占主导地位，光纤光栅技术也有应用。但由于传统监测元件需要在沥青混凝土中预埋并高温碾压，这种特殊的成型工艺和恶劣的工作环境使得监测元件成活率低、耐久性差。

因此，亟需一种成本低廉、可靠、耐久性好的沥青结构层内部应力应变测试技术。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种监测沥青路面压应力的机敏材料传感器及其制作方法，该机敏材料传感器，预埋或后植入沥青结构层中，使用本机敏材料传感器可以监测沥青路面压应力。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种监测沥青路面压应力的机敏材料传感器，包括由机敏材料制成的且能感知压应力变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；

所述传感器元件采用熔融PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯英文名:polyethyleneterephthalate，简称PET)、河砂掺加石墨导电相拌合而成，采用的配合比即质量比为，石墨：PET及河砂混合物＝13％；PET：河砂＝1:3。

进一步的，所述河砂的级配为：

进一步的，传感器元件为柱体，可以为棱柱体或圆柱体。

进一步的，柱体高的确定应考虑需监测结构层的厚度，柱体高小于监测结构层厚度；柱体底面任意两点连线长度应小于等于柱体的高。

进一步的，所述内置电极所在平面应垂直受力方向，内置电极所在平面应平行于柱体底面。

进一步的，所述内置电极应尽量贴近柱体底面，但需预留一定的保护层厚度，即内置电极距离柱体底面的距离应不小于1cm。

进一步的，内置电极可为网状或线圈状，也可独立的形成一个平面。

进一步的，内置电极材料可采用不锈钢、铜、铝或合金。

进一步的，外部线路可用橡胶软管、塑料软管进行套装。