[发明专利]沥青路面内部裂缝无线监测系统及裂缝宽度、位置确定方法

权利要求书

1.沥青路面内部裂缝宽度确定方法，其特征在于，在待监测道路上设置有无线监测系统，所述的无线监测系统包括沥青基无线压电智能骨料、无线信号接收器；其中，沥青基无线压电智能骨料埋设在沥青面层底部，沥青压电智能骨料与无线信号接收器之间传播无线电信号；

所述的沥青基无线压电智能骨料包括沥青基压电材料、导电材料、压电换能器和无线信号发射器；其中，沥青基压电材料与导电材料粘结混合形成核心，核心与压电换能器电连接，无线信号发射器与压电换能器电连接；

沥青基压电材料包括以下质量份数的原料：50～60份陶瓷微粉、25～35份环氧树脂和15～25份沥青，总质量份数为100份；

该道路的裂缝宽度通过式(1)来确定，

式中，w_i表示待监测道路上第i个无线智能骨料检测的其周围路面内部的裂缝宽度，单位为mm，i＝1,2,...,m，m为待监测道路上的智能骨料的个数；

C_f为压电换能器反馈电容，单位为pF；

为第i个智能骨料第t次输出信号时候路面载荷距离第i个智能骨料的距离，单位为m；

S_p为沥青基压电材料的厚度，单位为mm；

d₃₃为沥青基压电材料的压电常数，单位为pC/N；

C为沥青基压电材料的弹性刚度，N/m²；

表示路面未经加载前，第i个智能骨料的第t次无线输出信号幅值，单位为mV，t＝1,2,...,n，n表示第i个智能骨料发出的信号的个数；

表示路面经过加载后，第i个智能骨料的第t次无线输出信号幅值，单位为mV。

2.如权利要求1所述的沥青路面内部裂缝宽度确定方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将智能骨料等间距均匀埋置在沥青路面底部，两相邻骨料之间间隔为0.7～1.2m，每个智能骨料能够检测到其周围1.2m范围内的裂缝；

步骤2：在路面未经加载前，获取第i个智能骨料发出的n个不同的信号幅值

步骤3：在路面经过多次加载后，获取第i个智能骨料发出的n个不同的信号幅值

步骤4：利用公式(1)计算第i个智能骨料周围的裂缝宽度w_i。

3.如权利要求1所述的沥青路面内部裂缝宽度确定方法，其特征在于，所述的无线压电智能骨料的外部还包裹有防水层和封装层，防水层涂覆在所述的核心的外部，封装层设置在最外层。

4.如权利要求3所述的沥青路面内部裂缝宽度确定方法，其特征在于，所述的封装层材料包括以下质量份数的原料：15～35份沥青、30～40份环氧树脂、10～20份固化剂和15～25份石英粉，总质量份数为100份。

5.如权利要求3所述的沥青路面内部裂缝宽度确定方法，其特征在于，所述的防水层材质为硅胶或聚氨酯树胶。

6.沥青路面内部裂缝位置确定方法，其特征在于，待监测路面上设置有无线监测系统，所述的无线监测系统包括沥青基无线压电智能骨料、无线信号接收器；其中，沥青基无线压电智能骨料埋设在沥青面层底部，沥青压电智能骨料与无线信号接收器之间传播无线电信号；

所述的沥青基无线压电智能骨料包括沥青基压电材料、导电材料、压电换能器和无线信号发射器；其中，沥青基压电材料与导电材料粘结混合形成核心，核心与压电换能器电连接，无线信号发射器与压电换能器电连接；

沥青基压电材料包括以下质量份数的原料：50～60份陶瓷微粉、25～35份环氧树脂和15～25份沥青，总质量份数为100份；

该确定方法具体包括：

待判断路面出现裂缝后，对路面施加载荷，使载荷沿着行车方向以匀速移动经过第i个智能骨料的正上方，通过路面下方的无线信号发射器发射第i个骨料的产生的电压信号V_i，并通过无线信号接收器接收电信号，绘制V_i随载荷移动距离S的变化曲线，曲线出现突变处即为裂缝位置。