RU184406U1 - Device for monitoring the state of reinforced concrete structures - Google Patents

Device for monitoring the state of reinforced concrete structures Download PDF

Info

Publication number
RU184406U1
RU184406U1 RU2018120563U RU2018120563U RU184406U1 RU 184406 U1 RU184406 U1 RU 184406U1 RU 2018120563 U RU2018120563 U RU 2018120563U RU 2018120563 U RU2018120563 U RU 2018120563U RU 184406 U1 RU184406 U1 RU 184406U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
structures
reinforced concrete
block
unit
monitoring
Prior art date
Application number
RU2018120563U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU184406U9 (en
Inventor
Мурат Мухамедович Тамов
Георгий Ревазович Табагуа
Мухамед Алиевич Тамов
Максим Андреевич Аксенов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2018120563U priority Critical patent/RU184406U9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU184406U1 publication Critical patent/RU184406U1/en
Publication of RU184406U9 publication Critical patent/RU184406U9/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20Investigating the presence of flaws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к неразрушающему контролю и может быть использована для мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонных строительных конструкций, например, сборных и монолитных колонн и ригелей зданий и сооружений, а также для мониторинга интенсивности автомобильного движения. Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, при этом длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня). Полезная модель обеспечивает повышение эффективности работы устройства при использовании на растянутых участках конструкций. 1 ил.The utility model relates to non-destructive testing and can be used to monitor the stress-strain state (VAT) of reinforced concrete building structures, for example, prefabricated and monolithic columns and girders of buildings and structures, as well as to monitor traffic intensity. A device for monitoring reinforced concrete structures containing a cement stone block having the shape of a rectangular parallelepiped with electrodes installed in it connected to a current source, while the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, commensurate with the size of coarse aggregate (crushed stone) . The utility model provides an increase in the efficiency of the device when used on stretched parts of structures. 1 il.

Description

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонных строительных конструкций, например, сборных и монолитных колонн и ригелей зданий и сооружений, а также для мониторинга интенсивности автомобильного движения.The utility model relates to the field of non-destructive testing and can be used to monitor the stress-strain state (VAT) of reinforced concrete building structures, for example, prefabricated and monolithic columns and girders of buildings and structures, as well as to monitor traffic intensity.

Известна система мониторинга технического состояния зданий и сооружений (патент РФ №66525, кл. G01M 7/00, 2007 г.), содержащая блок ударного устройства, блок вибродатчиков и блок обработки выходной информации, при этом дополнительно включены блок измерения ускорений колебаний объекта, и/или блок измерения скоростей колебаний объекта, и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок контроля трещин, стыков и швов, и/или блок измерения геодезических параметров и блок градации выходной информации. Линиями связи функциональных блоков системы могут являться проводные и беспроводные связи или их сочетание.A known system for monitoring the technical condition of buildings and structures (RF Patent No. 66525, Cl. G01M 7/00, 2007), contains a percussion unit, a vibration sensor unit and an output information processing unit, with the unit for measuring the object vibration accelerations, and / or a unit for measuring the speeds of oscillations of an object, and / or a unit for measuring amplitudes of oscillations of an object, and / or a unit for measuring inclinations, and / or a unit for measuring deflections, and / or a unit for measuring stresses, and / or a unit for measuring loads, and / or a unit for measuring absolute and unequal precipitation, and / or a block for monitoring cracks, joints and seams, and / or a unit for measuring geodetic parameters and a block for gradation of output information. The communication lines of the functional units of the system may be wired and wireless communications, or a combination thereof.

Известна также система мониторинга изменения состояния несущих конструкций зданий и сооружений (патент РФ №123949, кл. G01M 7/00, 2013 г.), представляющая собой пространственно распределенные блоки, функционально объединенные между собой, и включающая в себя блок измерения ускорений колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения изменения зависимостей динамических характеристик, блок определения собственных частот и амплитуд колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения форм колебаний несущих конструкций зданий и сооружений, блок синхронизации, блок привязки точного времени, блок измерения наклонов, блок сепарации, блок определения прогибов несущих конструкций зданий и сооружений, блок определения неравномерности осадок опор несущих конструкций зданий и сооружений, блок измерений линейных перемещений, блок измерения деформаций, блок определения напряжений несущих конструкций зданий и сооружений, блок измерения геодезических параметров, блок измерения влажности, блок измерения температуры, блок самодиагностики, блок калибровки, блок записи и хранения информации, блок обработки и визуализации информации, блок градации выходной информации, блок передачи информации, и не менее одного источника резервного питания, причем все упомянутые блоки подключены к шинам передачи данных, шинам управления и шинам питания.Also known is a system for monitoring changes in the state of supporting structures of buildings and structures (RF Patent No. 123949, Cl. G01M 7/00, 2013), which is a spatially distributed block, functionally interconnected, and including a unit measuring the acceleration of vibrations of supporting structures buildings and structures, block for determining changes in dependencies of dynamic characteristics, block for determining natural frequencies and amplitudes of vibrations of supporting structures of buildings and structures, block for determining modes of carrier vibrations of buildings and structures, synchronization unit, exact time reference unit, inclination measurement unit, separation unit, deflection unit for load-bearing structures of buildings and structures, irregularity determination unit for bearing support structures for buildings and structures, linear displacement measurement unit, deformation measurement unit, block determination of stresses in supporting structures of buildings and structures, geodetic parameters measurement unit, humidity measurement unit, temperature measurement unit, self-diagnostic unit, calibration unit information recording and storage unit; information processing and visualization unit; output information gradation unit; information transfer unit; and at least one backup power source, all of which are connected to data buses, control buses and power buses.

Общим недостатком перечисленных решений является необходимость установки датчиков на поверхность исследуемых конструкций, которые под влиянием внешних факторов выходят из строя. Кроме этого, общая стоимость самих датчиков и используемых вместе с ними систем сбора данных достаточно высока.A common disadvantage of these solutions is the need to install sensors on the surface of the structures under study, which fail due to external factors. In addition, the total cost of the sensors themselves and the data acquisition systems used with them are quite high.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принята система мониторинга бетонных конструкций, состоящая из выполненных из стальных сеток с мелкой ячейкой электродов, размещенных в цементном блоке, изготовленном из цемента, заполнителей, микрокремнезема, суперпластификатора и/или углеродных нановолокон (патент США №9797937).As a prototype of the proposed utility model, a monitoring system for concrete structures was adopted, consisting of electrodes made from steel grids with a small cell placed in a cement block made of cement, aggregates, silica fume, superplasticizer and / or carbon nanofibers (US Patent No. 9797937).

К недостаткам прототипа следует отнести невысокую эффективность работы в случае размещения устройства в растянутой зоне исследуемой конструкций, обусловленную низким сцеплением с окружающим цементным камнем.The disadvantages of the prototype should be attributed to the low efficiency in the case of placing the device in the stretched zone of the investigated structures, due to the low adhesion to the surrounding cement stone.

Задача полезной модели заключается в усовершенствовании устройства для мониторинга состояния железобетонных конструкций, позволяющем повысить качество работы, а также расширить арсенал средств подобного назначения.The task of the utility model is to improve the device for monitoring the state of reinforced concrete structures, allowing to improve the quality of work, as well as to expand the arsenal of tools for this purpose.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы устройства при использовании не только на сжатых, но и на растянутых участках конструкций.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the device when used not only on compressed, but also on stretched sections of structures.

Технический результат достигается тем, что устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержит блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, при этом длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня).The technical result is achieved in that the device for monitoring reinforced concrete structures contains a block of cement stone, having the shape of a rectangular parallelepiped, with electrodes installed in it connected to a current source, while the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, commensurate with the size of coarse aggregate (rubble).

Выполнение длинных вертикальных сторон блока с волнистой поверхностью с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня), обеспечивает надежное сцепление сенсора с окружающим цементным камнем и позволяет повысить эффективность работы для контроля состояния не только сжатых, но и на растянутых участках железобетонных конструкций.The execution of the long vertical sides of the block with a wavy surface with a profile height of 15 mm, commensurate with the size of coarse aggregate (crushed stone), provides a reliable grip of the sensor with the surrounding cement stone and allows you to increase work efficiency to monitor the state of not only compressed, but also on stretched sections of reinforced concrete structures .

Указанный признак позволяет повысить качество работы сенсора, а также расширить арсенал средств подобного назначения.This feature allows you to improve the quality of the sensor, as well as expand the arsenal of tools for this purpose.

На фиг. 1 приведена схема устройства для мониторинга состояния железобетонных конструкций, состоящего из блока 1, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда и изготавливаемого из смеси воды, цемента, песка, микрокремнезема (МК), взятых при соотношении В:Ц:П:МК=0,45:1:1:0,15 с добавлением углеродных нановолокон в количестве 1% от массы цемента с установленными в нем при формовании электродами 2,3 для измерения полного электрического сопротивления по четырехточечной схеме при подключении крайних электродов 2 к источнику переменного тока, при этом длинные вертикальные стороны 4 блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, обеспечивающую надежное сцепление сенсора с окружающим цементным камнем и позволяющую применять его для контроля состояния не только сжатых, но и растянутых зон железобетонных конструкций.FIG. 1 shows a diagram of a device for monitoring the state of reinforced concrete structures consisting of block 1, having the shape of a rectangular parallelepiped and made from a mixture of water, cement, sand, silica fume (MK), taken at a ratio B: C: P: MK = 0.45: 1 : 1: 0.15 with the addition of carbon nanofibers in the amount of 1% by weight of cement with installed during molding with electrodes 2.3 to measure the total electrical resistance of the four-point scheme when connecting the extreme electrodes 2 to the AC source, while the lengths s vertical sides of the block 4 have a wavy surface with a profile height of 15 mm, the sensor provides reliable adhesion to the surrounding cement matrix and allows it to monitor the status not only compressed, but also stretched zones of reinforced concrete structures.

Для изготовления цементного камня предварительно подготавливается сухая смесь цемента, песка, микрокремнезема, взятых при соотношении Ц:П:МК=1:1:0,15. Углеродные нановолокна в количестве 1% от массы цемента размешиваются в воде, взятой в количестве 45% от массы цемента, после чего полученной суспензией затворяется сухая смесь. Для диспергирования агломератов углеродных нановолокон, образующихся в результате действия сил Ван-дер-Ваальса, суспензия подвергается ультразвуковой обработке в течение 5 мин (Хузин А.Ф., Рахимов Р.З., Габидуллин М.Г., Диспергируемость глобул многослойных углеродных нанотрубок различных производителей // Известия КГАСУ. - Казань: 2015. - С. 164-171; Alsharef J., Taha M.R., Khan T.A. Physical Dispersion of Nanocarbons in Composites - A Review // Technology Journal. - 2017. - №79. - C. 69-81 и др.). Формование блока цементного камня производится в опалубке, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда, длинные вертикальные стороны которого имеют волнистый профиль (фиг. 1).For the manufacture of cement stone, a dry mixture of cement, sand, silica fume, taken at a ratio C: P: MK = 1: 1: 0.15, is prepared in advance. Carbon nanofibers in the amount of 1% by weight of cement are stirred in water taken in the amount of 45% by weight of cement, after which the resulting suspension shut the dry mixture. To disperse agglomerates of carbon nanofibers formed as a result of the action of van der Waals forces, the suspension is subjected to ultrasonic treatment for 5 minutes (Huzin AF, Rakhimov RZ, Gabidullin MG, Dispersibility of globules of multi-layered carbon nanotubes of various of producers // Izhevia KGASU. - Kazan: 2015. - P. 164-171; Alsharef J., Taha MR, Khan TA Physical Dispersion of Nanocarbons in Composites - A Review // Technology Journal. - 2017. - №79. - C 69-81 and others.). The cement block is molded in a formwork having the shape of a rectangular parallelepiped, the long vertical sides of which have a wavy profile (Fig. 1).

Перед применением для натурного контроля НДС полноразмерных конструкций или мониторинга интенсивности дорожного движения набравшее прочность устройство необходимо откалибровать в лабораторных условиях. Для этого следует провести серию нагружений в прессе, установив при этом фактическую зависимость сопротивления сенсора от действующих в нем напряжений. При калибровке следует также определить частоту переменного тока, при которой угол сдвига фаз тока и напряжения в цепи будет минимальным, так как это будет соответствовать максимальному вкладу активного сопротивления в полное сопротивление цепи.Before using for full-scale monitoring of full-sized structures or monitoring the intensity of road traffic, a device that has gained strength must be calibrated in laboratory conditions. For this, a series of pressures should be carried out in the press, while establishing the actual dependence of the sensor resistance on the voltages acting in it. During calibration, it is also necessary to determine the frequency of the alternating current at which the phase angle of the current and voltage in the circuit will be minimal, since this will correspond to the maximum contribution of active resistance to the total resistance of the circuit.

За счет наличия волнистой поверхности 4 с высотой профиля 15 мм цементному блоку 1 передаются деформации окружающего его материала. В связи с этим мероприятия по мониторингу НДС исследуемой железобетонной конструкции или дорожного полотна сводятся к наблюдению за изменением электрического сопротивления блока 1. Для этого к электродам 2, 3 устройства по четырехточечной схеме подключается измеритель импеданса. Через внешние электроды 2 в блоке 1 возбуждается переменный ток с частотой, установленной в результате калибровки устройства. Удельное сопротивление определяется на участке блока 1 между внутренними электродами 3. По величине изменения удельного сопротивления производится оценка изменения НДС железобетонной конструкции или дорожного полотна. Для выполнения мониторинга НДС железобетонных конструкций устройство фиксируется на арматурном каркасе в опалубке перед началом бетонирования. Для мониторинга интенсивности автомобильного движения устройство располагается в верхнем слое дорожного полотна.Due to the presence of a wavy surface 4 with a profile height of 15 mm, the cement block 1 is transferred to the deformation of the surrounding material. In this regard, measures for monitoring the VAT of the reinforced concrete structure or road under study are reduced to monitoring the change in the electrical resistance of unit 1. To do this, an impedance meter is connected to the electrodes 2, 3 of the device using a four-point scheme. Through the external electrodes 2 in block 1, an alternating current is excited with a frequency established as a result of the calibration of the device. The resistivity is determined in the area of block 1 between the internal electrodes 3. According to the magnitude of the change in resistivity, an assessment is made of the change in the VAT of the reinforced concrete structure or roadbed. To monitor the VAT of reinforced concrete structures, the device is fixed on the reinforcement cage in the formwork before the start of concreting. To monitor the intensity of road traffic device is located in the upper layer of the roadway.

Claims (1)

Устройство для мониторинга железобетонных конструкций, содержащее блок цементного камня, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с установленными в нем электродами, подключенными к источнику тока, отличающееся тем, что длинные вертикальные стороны блока имеют волнистую поверхность с высотой профиля 15 мм, соизмеримой с размером крупного заполнителя (щебня).A device for monitoring reinforced concrete structures containing a cement stone block having the shape of a rectangular parallelepiped with electrodes installed in it connected to a current source, characterized in that the long vertical sides of the block have a wavy surface with a profile height of 15 mm, commensurate with the size of coarse aggregate ( rubble).
RU2018120563U 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures RU184406U9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100931U Division RU182473U1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU184406U1 true RU184406U1 (en) 2018-10-24
RU184406U9 RU184406U9 (en) 2018-12-07

Family

ID=63923254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120563U RU184406U9 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for monitoring the state of reinforced concrete structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184406U9 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU151955U1 (en) * 2014-07-09 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR DETERMINING THE CORROSION STATE OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
KR20160073757A (en) * 2014-12-17 2016-06-27 조선대학교산학협력단 Method for monitering chloride penetration into reinforced concrete with high conductive cement composite
KR20160074186A (en) * 2014-12-18 2016-06-28 조선대학교산학협력단 Method for monitering crack propagation into reinforced concrete with high conductive cement composite
US9797937B2 (en) * 2012-10-19 2017-10-24 University Of Houston Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9797937B2 (en) * 2012-10-19 2017-10-24 University Of Houston Systems and methods utilizing carbon nanofiber aggregate for performance monitoring of concrete structures
RU151955U1 (en) * 2014-07-09 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Интерприбор" DEVICE FOR DETERMINING THE CORROSION STATE OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
KR20160073757A (en) * 2014-12-17 2016-06-27 조선대학교산학협력단 Method for monitering chloride penetration into reinforced concrete with high conductive cement composite
KR20160074186A (en) * 2014-12-18 2016-06-28 조선대학교산학협력단 Method for monitering crack propagation into reinforced concrete with high conductive cement composite

Also Published As

Publication number Publication date
RU184406U9 (en) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saiidi et al. Prestress force effect on vibration frequency of concrete bridges
D’Alessandro et al. Static and Dynamic Strain Monitoring of Reinforced Concrete Components through Embedded Carbon Nanotube Cement‐Based Sensors
CN104834805B (en) A kind of building method for estimating damage based on simplified cantilever beam
Monteiro et al. Dynamic sensing properties of a multifunctional cement composite with carbon black for traffic monitoring
Xiao et al. Self-monitoring properties of concrete columns with embedded cement-based strain sensors
RU184406U1 (en) Device for monitoring the state of reinforced concrete structures
CN102914470A (en) Device and method for testing concrete sample beam stiffness
RU182473U1 (en) Device for monitoring the state of reinforced concrete structures
Liu et al. Resistivity signature of graphene-based fiber-reinforced composite subjected to mechanical loading
Schulz-Poblete et al. The influence of soil suctions on the deformation characteristics of railway formation materials
Peng et al. Experiment and numerical simulation of the dynamic response of bridges under vibratory compaction of bridge deck asphalt pavement
CN105203414A (en) Testing method for dynamic modulus of bituminous mixture
Monteiro et al. Carbon nanoparticles cement-based materials for service life monitoring
CN106197778A (en) A kind of appraisal procedure of the effective prestress of servicing bridges
William et al. Early age cracking of reinforced concrete bridge decks
Metaxa et al. Carbon nanotube reinforced mortar as a sensor to monitor the structural integrity of restored marble epistyles under shear
CN115859656A (en) System and method for predicting transverse strain distribution of road surface
Reissen et al. Experimental study on the shear capacity of concrete slabs
Cosoli et al. Development and metrological characterization of cement-based elements with self-sensing capabilities for structural health monitoring purposes
Markert et al. Investigation of the Influence of Moisture Content on Fatigue Behaviour of HPC by Using DMA and XRCT. Materials 2022, 15, 91
Roesler et al. Effect of static and fatigue cracking on concrete strain measurements
Oh A review on intelligent compaction techniques in railroad construction
Piseth et al. Experimental Study on the Effects of a Loading Rate on the Shear Performance of an RC Beam
Xiao et al. Self-sensing of nano-carbon black concrete
Zhu et al. Investigation and control of cracks in wet joint of concrete box girders

Legal Events

Date Code Title Description
TH91 Specification republication (utility model)