[发明专利]一种水下混凝土构件冻融损伤原位监测装置及方法

说明书

本发明属于混凝土结构耐久性监测技术领域，涉及一种水下混凝土构件冻融损伤原位监测装置及方法，装置的主体结构包括上连杆、混凝土构件、横向密封箱、纵向密封箱、移动导杆、探针发射箱、多通道数据采集器、调频发射机、计算机、辅助轮、下连杆和无线温度传感器，方法的工艺过程包括发射探针、采集数据、计算弹性模量和评估冻融损伤共四个步骤；其结构简单，操作方便，能够重复利用，采用同极的高强磁铁通过非接触传力的方式为探针的发射提供动力，解决了密封问题，通过探针获取的加速度数据来计算混凝土构件的弹性模量，进而得到弹性模量的损失量，对水下混凝土构件的冻融损伤进行实时的原位监测。

技术领域：

本发明属于混凝土结构耐久性监测技术领域，涉及一种水下混凝土构件冻融损伤原位监测装置及方法，通过监测水下混凝土构件的弹性模量，对水下混凝土构件的冻融损伤进行原位评估。

背景技术：

在寒冷地区或冻融环境中，混凝土构件内部孔隙中的水分由于结冰产生冻胀应力，导致混凝土构件产生不同程度的损伤，对安全性和耐久性产生不良影响。现有技术中，现场测试混凝土构件弹性模量的装置及方法主要适用于陆地上的混凝土构件，例如：中国专利201710222638.3公开的一种带水准混凝土弹性模量测定装置，包括上环和下环，所述上环和下环上下布置，且上环和下环都设置有固定被测混凝土的紧固装置；所述上环上还设置有圆水准器，在上环和下环之间固定有定位板，所述定位板用于固定上环与下环之间的距离；在上环上设置有千分表支架，在下环上设置有接触杆，千分表支架与接触杆之间用于放置千分表；其通过固定架间的微变形量计算出混凝土的弹性模量值。中国专利201810780463.2公开的一种移动终端控制的便携式动弹性模量测定仪，包括：主机、发射器和接收器，所述主机包括广播模块、设备连接模块、处理器和锂离子电池，所述主机是长方体，主机内部安装广播模块、设备连接模块、处理器、和锂离子电池，发射器和接收器在主机外部，发射器和接收器与主机通过线缆连接，移动终端与该装置的设备连接模块进行一对一的连接并通过广播模块进行双向无线通信。所述设备连接模块用于在广播模块广播之前，将该装置标识信息发送至目标移动终端，使移动终端准确、快速的控制该装置。所述广播模块用于将移动终端与该装置的信息传递。所述处理器用于控制发射器和接收器的开关及调节，同时将广播模块接收的信息进行数字信号转换，将信号传送给发射器，接收器将检测的信号传送给处理器，处理器将信号进行转换，经由广播模块发送给移动终端。所述移动终端，用于将控制该装置、计算数据并显示结果，其中计算数据并显示结果指的是移动终端经过自身的处理器将接收的数据进行傅里叶变换等一系列计算得到共振频率，显示实时发生频率、当前频率下的频谱图和当前幅值频率，扫描结束后，自动显示共振频率计算动弹性模量。所述移动终端可以通过下载社交客户端或者离线app进行对该装置的控制；其通过测得试件的频率及振幅经过傅里叶变换等一系列计算得到共振频率，利用共振频率计算动弹性模量。中国专利201810188114.1公开的一种基于表面粘贴式PZT的混凝土弹性模量测量方法，包括如下步骤：步骤S1：将预设的激励信号向粘贴在待测混凝土的表面的PZT激励器发送；步骤S2：使用PZT传感器阵列接收所述PZT激励器产生的测速信号，根据所述接收的测速信号得到瑞利波波速CR，其中所述测速信号为所述PZT激励器受到所述预设的激励信号激励产生的应力波；步骤S3：通过所述瑞利波波速CR得到混凝土弹性模量E；其通过粘贴在混凝土表面的PZT激励器和PZT传感器列阵进行瑞利波波速测量，并根据瑞利波波速得到混凝土的弹性模量。但是，水下混凝土构件长期处于低温度及大压强的环境中，相较于陆地上的混凝土构件更容易遭受到冻融破坏，并且水下的特殊环境使得目前的弹性模量测试装置无法发挥作用，所以现阶段对水下混凝土构件力学性能的测试多通过潜水人员水下取芯，陆地上进行弹性模量的方式实现，其不仅会对水下作业人员带来一定的生命危险，而且，获得的弹性模量测试结果受限于季节、温度、时间及经济条件等因素，不具有连续性及代表性，无法精确评估混凝土构件冻融损伤的程度。因此，对已建水下混凝土构件进行原位弹性模量测试，以评估其冻融损伤程度，具有十分重要的意义。

发明内容：