CN110487441A - 基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土温湿度监测的技术领域,公开了基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,包括检测区域、分布式光纤以及数据采集器,分布式光纤安装在检测区域内,分布式光纤与数据采集器通过信号传输线电性连接,分布式光纤将检测到的信息通过信号传输线传至数据采集器;对拉螺杆包括杆件,杆件位于检测区域内,分布式光纤安装在杆件上,呈成长条状,且两端分别沿着杆件的长度方向延伸;杆件内部中空,连接分布式光纤的信号传输线刚好置于杆件内部,通过杆件延伸至检测区域外部,与数据采集器连接,从而实现混凝土温度和湿度的采集。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土温湿度监测的技术领域,特别涉及基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构。
背景技术
在建筑结构施工过程中,特别是大体积混凝土承重墙浇筑过程中,对拉螺杆是必不可少的一种装置,其主要作用是在混凝土浇筑过程中固定用于浇筑混凝土的模板,将模板固定后,浇灌混凝土铸成墙体。
目前,建筑工程中的混凝土墙体在浇筑完成后由于各种原因会形成各种裂缝,研究表明浇筑过程中混凝土内部的水化热反应是非荷载裂缝(不是由于受力引起的裂缝)形成的重要原因,因此对重要部位混凝土墙体的温度和湿度进行监测是弄清楚混凝土墙体开裂的有效手段之一。
现有技术中,一般是在墙体内开孔,将温湿度传感器埋入孔中,从而对混凝土的温度和湿度进行检测,但温湿度传感器只能对安装位置点进行检测,为“点”式检测,需要进行多处检测时,只能安装多个温湿度传感器,增加工作量和工作难度,且墙体开孔过多会影响到混凝土的浇筑质量。
发明内容
本发明的目的在于提供基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,旨在解决现有技术中,对混凝土的温度和湿度检测范围小的问题。
本发明是这样实现的,基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,包括检测区域、位于所述检测区域内的分布式光纤以及位于所述检测区域外的数据采集器;所述数据采集器与所述分布式光纤通过信号传输线电性连接;所述对拉螺杆包括位于所述检测区域内的杆件,所述杆件的两端分别朝向延伸至所述检测区域外,所述杆件中空;所述分布式光纤安装在所述杆件上,且所述分布式光纤的两端分别沿所述杆件的长度方向延伸布置,所述信号传输线通过所述杆件的内部连接至所述数据采集器。
进一步的,所述杆件上设有套管,所述套管的两端分别沿所述杆件的长度方向延伸布置;所述套管具有内腔,所述分布式光纤置于所述内腔内。
进一步的,所述套管形成有开口端,所述开口端与所述内腔相连通,所述开口端沿所述套管的长度方向延伸布置;所述开口端封盖有密封胶,所述密封胶将所述内腔密封。
进一步的,所述杆件的两端分别具有连接阀,所述连接阀内设有信号处理模块;所述信号处理模块包括激光源和信号处理器;所述分布式光纤的端部与所述信号处理模块连接,所述信号传输线的一端与所述信号处理模块连接,所述信号传输线的另一端沿着所述杆件延伸至所述检测区域外。
进一步的,所述套管的两端分别延伸至两个所述连接阀;所述套管的两端部填充有超吸水纤维,所述分布式光纤套设有密封圈,且所述密封圈位于所述超吸水纤维的内侧。
进一步的,所述检测区域内具有止水板,所述止水板形成有安装孔,所述杆件与所述套管穿过所述安装孔;所述止水板具有第一止水面和第二止水面,所述第一止水面与第二止水面均凹陷形成有多个凹槽环,且所述凹槽环内填充有超吸水纤维。
进一步的,所述安装孔位于所述止水板的中部;所述凹槽环环绕所述安装孔布置,且沿所述安装孔至所述止水板的边缘,多个所述凹槽环的半径逐渐增大。
进一步的,所述套管中部位置的内部填充有超吸水纤维,且所述分布式光纤套设有两个所述密封圈,两个所述密封圈位于所述超吸水纤维的两端。
进一步的,所述检测区域的两侧分别具有模板;所述杆件的两端连接有外杆,所述外杆上具有固定件,所述固定件将所述模板固定;所述固定件包括六角螺母和抵接件,抵接件具有朝向所述模板的抵接面,所述抵接面朝内凹陷形成有凹陷部;所述模板上覆盖有背楞,所述背楞嵌入所述凹陷部,所述六角螺母与所述抵接件将所述背楞与所述模板固定。
进一步的,所述止水板、所述杆件以及所述外杆由碳纤维制成。
与现有技术相比,上述提供的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,分布式光纤在检测区域内检测混凝土的温度和湿度,并将检测信号通过信号传输线传输至检测区域外部的数据采集器,再由数据采集器将数据传至外部设备,由此可对检测到的信号进行计算、分析;且分布式光纤呈长条状,位于分布式光纤周围的混凝土的温度和湿度都能被检测到,由此扩大了检测范围,使检测的数据更准确,便于分析多组混凝土的温湿度数据,使分析更准确;且分布式光纤安装在杆件上,在混凝土中安装对拉螺杆时,便可直接将分布式光纤和对拉螺杆一起安装入混凝土中,无需再次开孔安装分布式光纤,节省时间与工作量,且减少开孔次数,保证混凝土的浇筑质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构的侧视示意图;
图2是本发明实施例提供的对拉螺杆的平面示意图;
图3是本发明实施例提供的止水板的平面示意图;
图4是本发明实施例提供的图1中的A处连接阀的截面示意图;
图5是本发明实施例提供的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构的内部电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1-5所示,为本发明提供较佳实施例。
在建筑结构施工过程中,对于大体积混凝土承重墙浇筑过程中,需要使用对拉螺杆20固定两个间隔布置的模板11,然后在两个模板11之间浇筑混凝土,筑成墙体,由于建筑工程中的墙体在浇筑完成后由于各种原因会形成各种裂缝,研究表明浇筑过程中混凝土内部的水化热反应是非荷载裂缝(不是由于受力引起的裂缝)形成的重要原因,因此对墙体的温度和湿度进行监测是弄清楚混凝土墙体开裂的有效手段之一,本实施例中,通过在墙体内安装分布式光纤23来检测混凝土的温度和湿度。
基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,包括检测区域10、分布式光纤23以及数据采集器40,在两个模板11之间选择需要检测的区域,形成检测区域10,将分布式光纤23安装在检测区域10内,分布式光纤23与数据采集器40通过信号传输线24电性连接,分布式光纤23将检测到的信息通过信号传输线24传至数据采集器40,便于后续分析混凝土温湿度对墙体的影响,便于采取相应措施养护混凝土,避免出现墙体开裂。
分布式光纤23测温原理:当激光脉冲从分布式光纤23的一端射入分布式光纤23时,这个激光脉冲会沿着分布式光纤23向前传播,由于激光脉冲和光纤内部分钟发生弹性碰撞和非弹性碰撞,所以激光脉冲在传播中的每一点都会穿绳反射,反射中有一小部分的发射光,其方向正好与射入光的方向相反(称为后方),这种后方反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系;反射点的温度越高,反射光的强度也越大,利用这个现象,测出后向反射光的强度,就可以计算出反射点的温度。
本实施例中的分布式光纤23的技术参数如下表:
在温度为-20℃至60℃之间,以及相对湿度小于或等于95%的混凝土内,分布式光纤23可对其进行测温。
对拉螺杆20包括杆件21,杆件21位于检测区域10内,且杆件21的两端分别朝向检测区域10外延伸;分布式光纤23安装在杆件21上,且呈成长条状,两端分别沿着杆件21的长度方向延伸,分布式光纤23的一端连接有激光源290,激光源290发出激光脉冲,激光脉冲沿着分布式光纤23的长度方向传播至分布式光纤23的另一端,从而通过信号处理器291将信号处理,再通过信号传输线24传至数据采集器40,最后通过计算得出反射点的温度,从而实现测量。
杆件21内部中空,连接分布式光纤23的信号传输线24刚好置于杆件21内部,通过杆件21延伸至检测区域10外部,与数据采集器40连接,从而实现混凝土温度和湿度的采集。
上述提供的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,分布式光纤23在检测区域10内检测混凝土的温度和湿度,并将检测信号通过信号传输线24传输至检测区域10外部的数据采集器40,再由数据采集器40将数据传至外部设备,由此可对检测到的信号进行计算、分析;且分布式光纤23呈长条状,位于分布式光纤23周围的混凝土的温度和湿度都能被检测到,由此扩大了检测范围,使检测的数据更准确,便于分析多组混凝土的温湿度数据,使分析更准确;且分布式光纤23安装在杆件21上,在混凝土中安装对拉螺杆20时,便可直接将分布式光纤23和对拉螺杆20一起安装入混凝土中,无需再次开孔安装分布式光纤23,节省时间与工作量,且减少开孔次数,保证混凝土的浇筑质量。
杆件21上设有套管210,套管210的两端沿杆件21的长度方向延伸布置;套管210具有内腔211,分布式光纤23置于内腔211内,避免分布式光纤23与混凝土直接接触,以免损坏分布式光纤23,保证分布式光纤23的正常运行,延长使用寿命。
在套管210上形成有开口端,开口端与内腔211相连通,开口端沿套管210的长度方向延伸布置,便于将分布式光纤23置入内腔211;将分布式光纤23置入内腔211后,在开口端嵌入密封胶212,此密封胶212为高分子密封胶212,将内腔211密封,使分布式光纤23封闭在套管210内。
杆件21的两端分别具有连接阀25,对拉螺杆20包括分别连接在杆件21两端的外杆22,外杆22通过连接阀25与杆件21连接,其中外杆22与连接符螺纹连接,杆件21的端部嵌入连接阀25与外杆22对接;且连接阀25的端部与模板11相抵接,由于对拉螺杆20穿过模板11,则在模板11上形成有通孔,外杆22穿过通孔与连接阀25连接,连接阀25的外部套设有橡胶层250,橡胶层250与模板11紧贴,将通孔与外杆22之间的间隙堵住,避免混凝土中的水流出模板11,影响混凝土的浇筑质量和强度;且橡胶层250的外表面朝内凹陷,且凹陷处填充有超吸水纤维251,通过超吸水纤维251进行止水,避免过多水分与通孔周围接触,止水效果更好。
另外,在连接阀25内设有信号处理模块29,信号处理模块29包括激光源290和信号处理器291,信号源发射激光脉冲,信号处理器291处理信号,将信号转化成一定形式,并通过信号传输线24传至数据采集器40。
套管210的两端分别延伸至连接阀25,分布式光纤23的两端也分别延伸至连接阀25,且其中一端进入连接阀25与信号处理模块29连接,且在套管210的两端部填充有超吸水纤维251,在超吸水纤维251的内侧,分布式光纤23上套设有密封圈252,超吸水纤维251将套管210与连接阀25之间的间隙密封,避免混凝土以及混凝土中的水分浸入套管210内,影响分布式光纤23的正常运行,而密封圈252则进一步密封,使密封效果更好。信号传输线24的一端与信号处理模块29连接,信号传输线24的另一端沿着杆件21延伸至检测区域10外,负责将信号传至数据采集器40。
检测区域10内具有止水板30,减小混凝土中的水的流动,避免过多水分流至杆件21上,以免水沿着杆件21留至通孔,流出模板11外,影响混凝土的浇筑质量。
止水板30形成有安装孔,杆件21与套管210穿过安装孔,使止水板30套设在杆件21上;止水板30具有第一止水面、第二止水面,第一止水面与第二止水面均凹陷形成有多个凹槽环31,且多个凹槽环31的直径不同,安装孔位于止水板30的中间位置,保证止水板30的平衡,且各个凹槽环31以安装孔为中心环绕安装孔布置,沿安装孔至止水板30的边缘,凹槽环31的直径逐渐增大,直径大的凹槽环31将直径小的凹槽环31套设在内,呈年轮状;且凹槽环31内填充有超吸水纤维251,超吸水纤维251能起到很好的吸水效果,从而使止水板30起到更好的止水效果。
第一止水面上的凹槽环31与第二止水面上的凹槽环31呈对称布置,保证止水板30两侧的止水效果一致,由此平衡位于止水板30两侧的水分,确保检测到的信号更准确。
套管210中部位置的内部填充有超吸水纤维251,止水板30刚好套设在套管210中部位置,确保杆件21两端的止水效果一致,使两端保持平衡,且位于内腔211内的分布式光纤23上套设有两个密封圈252,两个密封圈252刚好位于超吸水纤维251的两端,与套管210两端的超吸水纤维251相对应,起到密封的作用。
杆件21的两端通过连接阀25连接有外杆22,外杆22上具有固定件,两个固定件将两个模板11的位置固定,便于在两个模板11之间浇筑混凝土;固定件包括六角螺母28、抵接件27;本实施例中的抵接件27呈蝴蝶状,且固定件的两侧凹陷形成有凹陷部270,模板11的外侧覆盖有多个背楞26,背楞26刚好嵌入凹陷部270中,沿模板11至背离混凝土监测区域的方向,背楞26、抵接件27、六角螺母28依次抵接,背楞26与模板11抵接,六角螺母28与外杆22螺纹连接,将抵接件27、背楞26抵接在模板11上,使模板11固定。
在本实施例中,止水板30、杆件21以及外杆22采用碳纤维材料制成,碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性;通孔位于止水板30的中部,使止水板30套设在对拉螺杆20上时能保持平衡,并保证止水板30对对拉螺杆20周围的止水范围一致,使止水效果更好。
在本实施例中的碳纤维材料参数如下:
碳纤维材质的对拉螺杆20比一般材质的对拉螺杆20强度更大,使用寿命更长,且拆装更方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,包括检测区域、位于所述检测区域内的分布式光纤以及位于所述检测区域外的数据采集器;所述数据采集器与所述分布式光纤通过信号传输线电性连接;所述对拉螺杆包括位于所述检测区域内的杆件,所述杆件的两端分别朝向延伸至所述检测区域外,所述杆件中空;所述分布式光纤安装在所述杆件上,且所述分布式光纤的两端分别沿所述杆件的长度方向延伸布置,所述信号传输线通过所述杆件的内部连接至所述数据采集器。
2.如权利要求1所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述杆件上设有套管,所述套管的两端分别沿所述杆件的长度方向延伸布置;所述套管具有内腔,所述分布式光纤置于所述内腔内。
3.如权利要求2所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述套管形成有开口端,所述开口端与所述内腔相连通,所述开口端沿所述套管的长度方向延伸布置;所述开口端封盖有密封胶,所述密封胶将所述内腔密封。
4.如权利要求3所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述杆件的两端分别具有连接阀,所述连接阀内设有信号处理模块;所述信号处理模块包括激光源和信号处理器;所述分布式光纤的端部与所述信号处理模块连接,所述信号传输线的一端与所述信号处理模块连接,所述信号传输线的另一端沿着所述杆件延伸至所述检测区域外。
5.如权利要求4所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述套管的两端分别延伸至两个所述连接阀;所述套管的两端部填充有超吸水纤维,所述分布式光纤套设有密封圈,且所述密封圈位于所述超吸水纤维的内侧。
6.如权利要求1至5任一项所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述检测区域内具有止水板,所述止水板形成有安装孔,所述杆件与所述套管穿过所述安装孔;所述止水板具有第一止水面和第二止水面,所述第一止水面与第二止水面均凹陷形成有多个凹槽环,且所述凹槽环内填充有超吸水纤维。
7.如权利要求6所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述安装孔位于所述止水板的中部;所述凹槽环环绕所述安装孔布置,且沿所述安装孔至所述止水板的边缘,多个所述凹槽环的半径逐渐增大。
8.如权利要求7所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述套管中部位置的内部填充有超吸水纤维,且所述分布式光纤套设有两个所述密封圈,两个所述密封圈位于所述超吸水纤维的两端。
9.如权利要求1至5任一项所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述检测区域的两侧分别具有模板;所述杆件的两端连接有外杆,所述外杆上具有固定件,所述固定件将所述模板固定;所述固定件包括六角螺母和抵接件,抵接件具有朝向所述模板的抵接面,所述抵接面朝内凹陷形成有凹陷部;所述模板上覆盖有背楞,所述背楞嵌入所述凹陷部,所述六角螺母与所述抵接件将所述背楞与所述模板固定。
10.如权利要求1至5任一项所述的基于碳纤维对拉螺杆的分布式光纤混凝土温度监测结构,其特征在于,所述止水板、所述杆件以及所述外杆由碳纤维制成。
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