[发明专利]一种混凝土智能骨料及其制备方法

说明书

本发明提供一种混凝土智能骨料，包括骨料基体、内嵌在所述骨料基体中的压电陶瓷感应模块、湿度传感器模块和纤维电阻、以及用于连接所述压电陶瓷感应模块和所述湿度传感器模块的微电路模块，所述纤维电阻匀布在所述骨料基体中。本发明同时提供了一种混凝土智能骨料的制备方法，其特征在于，包括焊接、定位、成型、监测和标定等步骤。通过设置湿度传感器模块和纤维电阻，在压电陶瓷感应模块失效的情况下还能以湿度传感器模块和纤维电阻对智能骨料的信号采集功能进行失效补偿，从而延长智能骨料的有效使用寿命，提高智能骨料的感知精度，有利于减少因混凝土建筑结构损伤破坏而导致事故发生的可能性，对混凝土结构安全性能监测不易失效。

技术领域

本发明涉及一种混凝土湿度检测装置及其制备方法，尤其是一种混凝土智能骨料及其制备方法。

背景技术

智能骨料的性能是提高混凝土结构损伤监测研究的关键，日益得到各国研究者的重视，通过在混凝土表面或者内部设置智能骨料对混凝土的损伤状态进行主动性监测，并由此对混凝土的稳定性进行评估和预测，由此降低因混凝土损伤的进一步发展而导致的安全事故。

传统的智能骨料主要是将压电陶瓷作为感知元件放在中间，两侧为圆柱形或立方体形水泥砂浆试块，三者用水泥浆粘接起来形成三明治结构的智能骨料，这类智能骨料的外形多为圆柱体或者立方体，外形结构和功能都较为单一，在实际使用过程中因压电陶瓷片易于损坏而导致整个智能骨料失效，最终导致对混凝土结构安全性能监测的失效。

有鉴于此，本申请人对混凝土智能骨料的结构及其制备方法进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对混凝土结构安全性能监测不易失效的混凝土智能骨料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土智能骨料，包括骨料基体、内嵌在所述骨料基体中的压电陶瓷感应模块、湿度传感器模块和纤维电阻、以及用于连接所述压电陶瓷感应模块和所述湿度传感器模块的微电路模块，所述纤维电阻匀布在所述骨料基体中。

作为本发明的一种改进，所述骨料基体为水泥砂浆混合物、水泥细石混凝土或树脂砂基混合物。

作为本发明的一种改进，所述纤维电阻包括短切碳纤维和石墨粉。

作为本发明的一种改进，所述骨料基体上设置有与所述微电路模块连接的金属网片，所述金属网片的一端从所述骨料基体中穿出形成电极。

作为本发明的一种改进，所述金属网片上还连接有铜网，所述铜网内嵌在所述骨料基体中。

一种混凝土智能骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，焊接，将金属网片的一端、压电陶瓷片模块对应的端口和湿度传感器模块对应端口分别与微电路模块上相应的导线焊接在一起，并对焊接位置进行防水处理；

S2，定位，将金属网片、压电陶瓷片模块和湿度传感器模块分别固定放置在骨料模具的预定位置上；

S3，成型，将纤维电阻按照预定的配比均匀混入骨料浇注液中，然后将所述骨料浇注液均匀浇入所述骨料模具中，浇入过程中不断震动所述骨料模具，并确保所述金属网片的一端露出液面形成电极，浇入完成后将所述骨料模具放置在室温环境下静置预定时间，再进行脱模处理形成骨料基体，之后对所述骨料基体进行养护处理；

S4，监测，将位于所述骨料基体上的所述电极与外部检测控制系统连接，然后将所述骨料基体分别放置在干燥环境和水环境中，利用所述湿度传感器模块监测获得对应环境的湿度特征，并以所述湿度特征为依据建立所述湿度传感器模块的正常工作特征区间；

S5，标定，将所述骨料基体浸泡在水中，反复测试所述电极输入或输出信号的范围和稳定性，并以此为依据标定混凝土智能骨料的工作参数。