混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了一种混凝土内部裂缝宽度测量装置，包括焊接在钢梁上的若干个栓钉，在栓钉上缠绕有测量线，测量线的一端通过端头固定垫片位于混凝土内部，测量线另一端引出到混凝土外与位移传感器连接，位移传感器通过支架位于混凝土上。本发明提供的混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法，可以精确得到混凝土内部裂缝从产生到扩展全过程的宽度变化，为裂缝的预防和治理提供必要的技术参数，同时装置运作过程中对于混凝土结构本身并没有任何损坏。

权利要求

1.一种采用混凝土内部裂缝宽度测量装置的测量方法，该测量装置包括焊接在钢梁上的若干个栓钉，在栓钉上缠绕有测量线，测量线的一端通过端头固定垫片位于混凝土内部，测量线另一端引出到混凝土外与位移传感器连接，位移传感器通过支架位于混凝土上；所述测量线包含热缩管和位于热缩管内的钢绞线，所述钢绞线与热缩管之间填充有石墨粉，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制作引出装置:

首先选取长度合适的钢绞线，确保其能绕栓钉N匝之后仍能露出混凝土面并和位移传感器连接，将钢绞线一端和端头固定垫片固定；然后将0.5mm的钢绞线埋置在石墨粉堆中，确保所有钢绞线浸没在石墨粉内，表面沾染均匀，接着将其穿过充斥着石墨的1mm热缩管，端部露出钢绞线，随后加热热缩管，其将按照1:0.5比例收缩并包裹住钢绞线，最后在热缩管外部涂上一层胶并拉毛，增加表面粗糙程度使其最大程度与混凝土共同变形，此时完成内部裂缝引出装置的制作；

(2)安置引出装置:

在模板支设以及钢筋绑扎完成后，先将端头固定垫片固定在钢梁上或者用扎丝做简易支架固定，以栓钉为圆心将引出装置绕其数圈，然后以一定角度转向上方引出混凝土；

(3)浇筑结构:

引出装置安放完毕后开始浇筑混凝土，浇筑过程中应注意保护引出装置，降低混凝土的下落高度；

(4)安置位移传感器:

待混凝土浇筑完成，达到一定强度后，在引出装置出混凝土面附近，根据现场情况制作支架，再将带有强磁体底座的位移传感器支架吸在钢板支架上，最后调整位移传感器方向，让位移传感器的长度方向与引出装置出混凝土表面的方向一致，最后将引出装置与位移传感器端部可靠连接；

(5)实施监测:

在支撑模板体系拆除前，将位移传感器的数据传输线与静态应变测试仪相连或者用无线和电脑端相连，模板拆除后定时采集数据，裂缝发生后，通过数据换算处理便可以得到一个钢绞线与热缩管的相对滑移量D，用D除以该装置绕栓钉的圈数N，便可以得到单排栓钉劈裂裂缝的宽度W，W＝D/N。

2.根据权利要求1所述的采用混凝土内部裂缝宽度测量装置的测量方法，其特征在于：所述石墨粉为500目的石墨粉。

3.根据权利要求1所述的采用混凝土内部裂缝宽度测量装置的测量方法，其特征在于：所述位移传感器为YHD‑5型位移传感器。

说明书

混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法，属于监测领域。

背景技术

[0002] 随着我国经济的快速发展，建筑行业在近些年取得了很大的发展。在建筑工程中混凝土裂缝是影响工程整体性能的重要因素，其对于实现建筑物使用功能要求和使用寿命
均有着很严重的影响。混凝土裂缝控制技术在建筑施工中有着举足轻重的地位，在建设过
程中经常会出现混凝土裂缝的问题。因此，混凝土裂缝控制技术显得尤为重要，同时它也决
定了整个工程的质量。混凝土裂缝控制技术如果提升，工程的质量就会大幅度提高，反之则
可能会出现一系列的问题。而这一技术运用的前提就是知晓混凝土内部裂缝发展情况，从
生成到扩展全过程的变化情况，这样才能从源头找到解决措施。

[0003] 在此背景下，急需一种可以监测钢‑混凝土结构单排栓钉劈裂裂缝的装置，从根源测得裂缝发展情况，进而可以根据裂缝发展实际情况，判断研究裂缝生成机理，从而提高工
程施工质量。

[0004] 混凝土结构施工以及成型后，由于外力以及其材料本身等各种因素共同作用，会从内部产生裂缝并向表面延伸，表面的裂缝借助裂缝测宽仪便可以测得，而对于从内部产
生的裂缝则不易得到。特别是单排栓钉剪切构件，单条劈裂裂缝初始的大致方向可以确定，
但是精确的方向不可定，难以精准的监测裂缝宽度。

发明内容

[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法，可以精确得到混凝土内部裂缝从产生到扩展全过程的宽度变化，
为裂缝的预防和治理提供必要的技术参数，同时装置运作过程中对于混凝土结构本身并没
有任何损坏。

[0006] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种混凝土内部裂缝宽度测量装置，包括焊接在钢梁上的若干个栓钉，在栓钉上缠绕有测量线，测量线的一端通过端头固定垫片
位于混凝土内部，测量线另一端引出到混凝土外与位移传感器连接，位移传感器通过支架
位于混凝土上。

[0007] 作为优选，所述测量线包含热缩管和位于热缩管内的钢绞线，所述钢绞线与热缩管之间填充有石墨粉。

[0008] 作为优选，所述石墨粉为500目的石墨粉。

[0009] 作为优选，所述位移传感器为YHD‑5型位移传感器。

[0010] 一种上述的混凝土内部裂缝宽度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

[0011] （1）制作引出装置:

[0012] 首先选取长度合适的钢绞线，确保其能绕栓钉N匝之后仍能露出混凝土面并和传感器连接，将钢绞线一端和端头固定垫片固定；然后将0.5mm的钢绞线埋置在石墨粉堆中，
确保所有钢绞线浸没在石墨粉内，表面沾染均匀，接着将其穿过充斥着石墨的1mm热缩管，
端部露出钢绞线，随后加热热缩管，其将按照1:0.5比例收缩并包裹住钢绞线，最后在热缩
管外部涂上一层胶并拉毛，增加表面粗糙程度使其最大程度与混凝土共同变形，此时完成
内部裂缝引出装置的制作；

[0013] （2）安置引出装置:

[0014] 在模板支设以及钢筋绑扎完成后，先将端头固定垫片固定在钢梁上或者用扎丝做简易支架固定，以栓钉为圆心将引出装置绕其数圈，然后以一定角度转向上方引出混凝土。
这样布置的好处是无论从栓钉根部产生的裂缝是什么角度，裂缝都会与以栓钉为圆心的圆
垂直，不用担心裂缝角度变化引起的误差。这里引出装置的摆设方向与裂缝的扩展方向垂
直，其裂缝的扩展方向是基于现有混凝土研究的相关理论确定的；

[0015] （3）浇筑结构:

[0016] 引出装置安放完毕后开始浇筑混凝土，浇筑过程中应注意保护引出装置，降低混凝土的下落高度，减小冲击势能，同时避免混凝土污染钢绞线端，注意保护。

[0017] （4）安置传感器:

[0018] 待混凝土浇筑完成，达到一定强度后，在引出装置出混凝土面附近，根据现场情况制作支架，再将带有强磁体底座的传感器支架吸在钢板支架上，最后调整位移传感器方向，
让传感器的长方向与引出装置出混凝土表面的方向一致，最后将引出装置与传感器端部可
靠连接，另外，依托传感器本身固有的弹力使钢绞线得到一定的张拉，这样后期测量数据将
更为准确。

[0019] （5）实施监测:

[0020] 在支撑模板体系拆除前，将传感器的数据传输线与静态应变测试仪相连或者用无线和电脑端相连，模板拆除后定时采集数据，裂缝发生后，通过数据换算处理便可以得到一
个钢绞线与热缩管的相对滑移量D，用D除以该装置绕栓钉的圈数N，便可以得到单排栓钉劈
裂裂缝的宽度W，W=D/N。

[0021] 在本发明中，端头固定垫片，在端部借助钢绞线本身的弹性及韧性将其盘成小环，并用椭圆形单孔铝套加紧固定，利于后期该装置在混凝土中的锚固。热缩管，选用收缩比例
2:1规格，包裹钢绞线用，其外部做适当处理变的毛躁，增加表面粗糙程度。其原始内径为
1mm，受热后理论上内径将收缩为0.5mm。为裂缝测宽装置埋置在混凝土中运作时，热缩管相
对于包裹其混凝土是固定不动的，相对于其中的钢绞线是有相对滑移的。钢绞线与热缩管
配合，在裂缝产生过程中形成相对位移，从而得到裂缝宽度。钢绞线是将混凝土内部裂缝宽
度“引出”的重要装置。石墨粉的主要作用是减小摩擦系数，热缩管与钢绞线的相对位移测
控的精准一定程度决定于两者的摩擦力，摩擦力过大势必使得钢绞线产生较大的弹性变
形，对结果产生不利的影响，经过数组试验分析得到500目的石墨粉可以在成本与效果上达
到平衡。有了石墨粉的参与，钢绞线与热缩管外套可以几乎零摩擦的相对位移，继而钢绞线
由于摩擦力而产生的变形可以忽略。YHD‑5型位移传感器的主要特点是输出灵敏度高、线性
好、体积小、自重轻、温度漂移小、抗湿度性能强，安装使用方便，它是良好的位移传感器之
一，量程5mm，全程输出2500µε，单位微应变的长度为0.002mm/µε，也就是其最小灵敏度。依
托其特性可以进一步提升整个装置的精准性。另外，位移计本身可以给引出装置一个预应
力，意在保证钢绞线绷紧，与收缩后的热缩管共同作用保证钢绞线在热缩管中不出现下图
的情况，故也无需在混凝土外的端头处专门设置一个预应力装置。

[0022] 有益效果：本发明的混凝土内部裂缝宽度测量装置及测量方法，通过测量钢绞绳与热缩管相对之间的位移，从而通过转化得到单排栓钉劈裂裂缝的宽度W，该测量方法巧妙
利用热缩管在混凝土中不能移动，而钢绞绳沿热缩管移动，从而当混凝土发生裂缝时，带动
钢绞绳移动，从而准确的测量出裂缝的宽度。

附图说明

[0023] 图1为本发明的系统组成示意图。

[0024] 图2为本发明的测量流程示意图。

[0025] 图中：1、端头固定垫片；2、热缩管；3、钢绞线；4、栓钉；5、位移传感器；6、数据传输线；7、支架；8、混凝土；9、钢梁。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0027] 如图1所示，本发明的一种混凝土内部裂缝宽度测量装置，包括焊接在钢梁9上的若干个栓钉4，在栓钉4上缠绕有测量线，测量线的一端通过端头固定垫片1位于混凝土8内
部，测量线另一端引出到混凝土8外与位移传感器5连接，位移传感器5优先为YHD‑5型位移
传感器，位移传感器5通过支架7位于混凝土8上，位移传感器上设有数据传输线6和无线传
输模块，通过无线传输模块传送到终端上。

[0028] 在本发明中，所述测量线包含热缩管2和位于热缩管2内的钢绞线3，所述钢绞线3与热缩管2之间填充有石墨粉。所述石墨粉为500目的石墨粉。采用500目的石墨粉，可以在
成本与效果上达到平衡。

[0029] 一种上述的混凝土8内部裂缝宽度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

[0030] （1）制作引出装置:

[0031] 首先选取长度合适的钢绞线3，确保其能绕栓钉4N匝之后仍能露出混凝土8面并和传感器连接，将钢绞线3一端和端头固定垫片1固定；然后将0.5mm的钢绞线3埋置在石墨粉
堆中，确保所有钢绞线3浸没在石墨粉内，表面沾染均匀，接着将其穿过充斥着石墨的1mm热
缩管2，端部露出钢绞线3，随后加热热缩管2，其将按照1:0.5比例收缩并包裹住钢绞线3，最
后在热缩管2外部涂上一层胶并拉毛，增加表面粗糙程度使其最大程度与混凝土8共同变
形，此时完成内部裂缝引出装置的制作；

[0032] （2）安置引出装置:

[0033] 在模板支设以及钢筋绑扎完成后，先将端头固定垫片1固定在钢梁9上或者用扎丝做简易支架7固定，以栓钉4为圆心将引出装置绕其数圈，然后以一定角度转向上方引出混
凝土8板。这样布置的好处是无论从栓钉4根部产生的裂缝是什么角度，裂缝都会与以栓钉4
为圆心的圆垂直，不用担心裂缝角度变化引起的误差。这里引出装置的摆设方向与裂缝的
扩展方向垂直，其裂缝的扩展方向是基于现有混凝土8研究的相关理论确定的；

[0034] （3）浇筑结构:

[0035] 引出装置安放完毕后开始浇筑混凝土8，浇筑过程中应注意保护引出装置，降低混凝土8的下落高度，减小冲击势能，同时避免混凝土8污染钢绞线3端，注意保护。

[0036] （4）安置传感器:

[0037] 待混凝土8浇筑完成，达到一定强度后，在引出装置出混凝土8板面附近，根据现场情况制作支架7，再将带有强磁体底座的传感器支架7吸在钢板支架7上，最后调整位移传感
器方向，让传感器的长方向与引出装置出混凝土8表面的方向一致，最后将引出装置与传感
器端部可靠连接，另外，依托传感器本身固有的弹力使钢绞线3得到一定的张拉，这样后期
测量数据将更为准确。

[0038] （5）实施监测:

[0039] 在支撑模板体系拆除前，将传感器的数据传输线与静态应变测试仪相连或者用无线和电脑端相连，模板拆除后定时采集数据，裂缝发生后，通过数据换算处理便可以得到一
个钢绞线3与热缩管2的相对滑移量D，用D除以该装置绕栓钉4的圈数N，便可以得到单排栓
钉4劈裂裂缝的宽度W，W=D/N。

[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。