[发明专利]一种混凝土收缩裂缝自动监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土性能的监测系统，特别是，一种用于自动监测混凝土早期收缩裂缝的监测系统。

背景技术

随着我国现代工业的迅速发展和城市规模的不断扩大，城镇人口急剧增加，这使得城市建设工程也不断加大，而其中涉及使用的混凝土用量，也是大幅度增加。

混凝土由于其自身材料性质，使得其在凝结硬化过程中时，会出现收缩裂缝现象。而为了保证建筑工程的工程质量，需要了解其使用混凝土的这种性能指标，以免出现因混凝土收缩裂缝，而导致出现工程质量问题。

一般而言，影响混凝土耐久性的因素主要有钢筋锈蚀、化学腐蚀（包括混凝土碳化）、冻融循环和碱-骨料反应。相对来讲，钢筋锈蚀所造成的影响和破坏可能是最严重的。由于高性能混凝土具备高抗渗性和高强度，上述影响因素和影响方式可能会发生变化。

提高混凝土的耐久性，必须从混凝土制备的源头开始。高抗渗性混凝土成为近年来的研究热点。但是随着各种外加剂的加入，混凝土自身的收缩或膨胀发展，开始脱离混凝土原始的发展规律。

影响混凝土耐久性的缓慢过程，与有害离子在混凝土中的传输或局部发生的化学反应有关，所以用电测方法来测试和评价混凝土耐久性成为主流。但电测方法的巨大弊端就是人为施加的电压对于混凝土内部环境的破坏，由此产生的误差无法估量。

混凝土耐久性能的控制，最基本的指标在于控制其裂缝的发展；而混凝土早期自收缩的控制，又是裂缝控制的根本。

研究混凝土早期收缩的一个首要问题是如何通过试验的方法测得混凝土早期收缩的发展规律，从而可以定性地比较不同组分混凝土的收缩开裂趋势，也可为定量的结构分析提供基础性的材料性能数据。评估混凝土早期收缩性能可通过量测混凝土的自由收缩值与观测约束收缩时的开裂趋势来确定。自由收缩的测量通常只能定性的分析不同混凝土的收缩大小，但不能定量分析收缩对结构的影响；而约束收缩试验除了定性分析开裂趋势外，还可进一步对收缩造成的结构影响加以量化分析。

目前，业界评估混凝土裂缝监测以及早期收缩性能和约束收缩试验主要有两种。其中混凝土裂缝监测一般参照国家标准《危险房屋鉴定标准》（GJG125-1999），监测裂缝宽度来评定房屋危险点的相关要求，通过裂缝测宽仪进行拍照取样并得出测试结果。混凝土干燥收缩与混凝土早期自收缩的监测，可参照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GBJ50082-2009），通过接触式千分表和非接触式电涡流传感器进行数据的采集和计算。干燥收缩则较多采用机械千分表人工读数的方式进行，非接触法早期自收缩测定仪的数据均有电脑软件采集和计算。

进一步的，其中混凝土开裂性能的测试方法主要有三种：

1.采用土工工程学会（CCES2004-01）标准方形混凝土受限开裂试模，使用56套通螺纹螺杆作为限制器，加速混凝土的开裂。数据采集方式为人工值守和观察，待出现肉眼可见的裂缝后进行记录和跟踪，一般一个试模的试块可能出现2至3条可见裂缝。

2.采用国家标准（GBJ50082/2009）推荐的刀口形混凝土受限开裂试模，使用7根倒三角裂纹诱导器。数据采集方式同方形试模一致。

3.采用铁建设（2005）-160号推荐的圆环形受限开裂试模，使用内外圆环形受限方式，数据采集可使用贴应变片和数据采集仪的方式进行。

这其中，人工值守的缺点首先是耗时耗力而又不精确。例如，其一般的做法是安排测试人员值守，直至肉眼可见的裂缝出现以后才开始记录数据，但很多细微裂纹可能在此之前已经发展多时，故此方法无法做到精确判断。由于在此过程中的人为误差，导致无法在第一时间确定哪个配合比的试样先开裂，而只能判断哪个配合比的试样最终发展出来的裂纹更宽、更长。

而当前由于混凝土技术的发展，高抗渗性混凝土对于抵抗离子侵蚀的能力，在任何细微的微裂纹下，都将散失殆尽。评判混凝土耐久性能的优劣，不能单纯从最终裂纹的粗细长短来评价。

有一些研究者采用应变片的方法进行试验，由于应变片的灵敏度不够高，无法精确判断表面的细微裂纹，因此，在混凝土表面贴应变片进行数据采集的方法也并未得到很好的推广。

另外，也有一些研究是采用光纤光栅传感器的方法，来测试细微裂纹的产生，但是由于传感器本身封装比较困难，成品率不够高，加之价格昂贵等原因，导致试验的运行成本太高。

因此，确有必要，来研发一种新型的混凝土收缩裂缝的全自动监测装置，来克服现有技术的缺陷。

发明内容