一種傳感器的固定方法
2023-10-07 14:02:59
一種傳感器的固定方法
【專利摘要】本發明公開了一種傳感器的固定方法，步驟為：用碳纖維布將傳感器固定在混凝土表面，首先將碳纖維布用環氧樹脂膠緊緊地包裹在傳感器的三個面上，並留有一段碳纖維布，待環氧樹脂完全固化後，將傳感器通過事先留有的碳纖維布用環氧樹脂膠固定在在混凝土表面。本固定方法操作簡單，操作靈活性大，受傳感器的尺寸限制較小，適用於多種複雜環境，傳感器能牢固緊密的固定在混凝土結構表面，具有較好的耦合效果，且對混凝土結構無損傷，安全可靠，耐久性好，並且碳纖維布包裹傳感器可以有效地保護傳感器，延長傳感器的使用壽命，特別適合於對高鐵橋梁等特殊環境下的混凝土建築物的健康檢測。
【專利說明】一種傳感器的固定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將傳感器、尤其是水泥基傳感器固定在混凝土表面的方法，具體涉及一種可應用於特殊環境下、對混凝土結構無損傷的傳感器固定方法。
【背景技術】
[0002]傳感器在混凝土結構健康監測中具有廣泛的應用，但是現在傳感器的固定方V中，主要是以螺栓固定法為主，這種方法雖然操作簡單、快捷，但是其必然對混凝土結構造成損傷，尤其是對高鐵橋梁等特殊環境下的混凝土結構，一旦對混凝土結構造成損傷或者螺栓生鏽鬆動造成傳感器的脫落，其必然會對高鐵的正常運行留下嚴重的隱患。另一方面，在長時間使用過程中，由於螺栓生鏽鬆動也很難控制傳感器和混凝土結構之間的耦合效果，這樣往往會使傳感器的精度和靈敏度下降，從而影響整個監測系統的準確性，因此，找到一種無損、適應於多種複雜環境變化的傳感器的固定方法對混凝土結構健康監測尤為重要。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術中存在的不足，提供了一種傳感器、尤其是水泥基傳感器的固定方法。本方法操作靈活性大，方便，安全可靠，該方法固定的傳感器尤其是水泥基傳感器能牢固緊密的固定在混凝土結構表面，耐久性好，且與混凝土結構之間的耦合效果好，對混凝土結構無損傷。
[0004]本發明是採用以下技術方案實現的:
一種傳感器的固定方法，其特徵是:用碳纖維布將傳感器固定在混凝土表面，首先將傳感器用環氧樹脂膠粘在碳纖維布上，然後將粘有傳感器的碳纖維布用環氧樹脂膠粘在混凝土表面。
[0005]上述固定方法，進一步包括以下步驟:首先，用環氧樹脂膠將碳纖維布緊緊地包裹在傳感器的三個面上，保證碳纖維布足夠長，使包裹傳感器後的碳纖維布在傳感器的兩側還有剩餘，待環氧樹脂膠固化後，用環氧樹脂膠將剩餘的碳纖維布粘在混凝土表面，從而實現傳感器的固定。
[0006]上述固定方法中，特別適合於水泥基傳感器。
[0007]上述固定方法中，傳感器位於碳纖維布中部或接近中部的位置，碳纖維布包裹在傳感器的正極面以及與正極面相鄰的兩個面上，傳感器的負極面以及剩餘的碳纖維布粘貼在混凝土表面。
[0008]上述固定方法中，所述傳感器為正方體或長方體，垂直於碳纖維布包裹方向的傳感器的邊長與碳纖維布的寬度等長。
[0009]上述固定方法中，傳感器、碳纖維布、混凝土表面之間通過環氧樹脂膠緊密連接，相互之間無氣泡。
[0010]上述固定方法中，優選包括以下步驟: (1)在碳纖維布粘貼傳感器的位置上塗抹上浸潰膠，將碳纖維布緊緊地粘貼於傳感器的正極面和與正極面相鄰的兩個面上，待浸潰膠固化後備用；
(2)在混凝土表面確定粘貼傳感器、傳感器導線及碳纖維布的位置，將這些位置的粉刷層除去，鑿掉混凝土表面凸起部分，通過打磨露出混凝土新的表面層，然後用丙酮或工業酒精清洗混凝土表面，使處理後的混凝土表面無灰塵、無油汙、清潔乾燥、儘量平整；
(3)在處理好的混凝土表面塗抹底膠，用筆刷和橡皮刮刀用力反覆塗抹，使底膠能均勻充分地粘附混凝土表面，並浸入混凝土中；
(4 )底膠用手觸摸乾燥後，用找平膠對混凝土表面凹陷部分進行修補，使混凝土儘量平
整；
(5)待找平膠用手觸摸乾燥後，將浸潰膠塗抹在混凝土表面，然後將傳感器的負極面緊緊地貼在混凝土表面，確保傳感器與混凝土之間無間隙，將碳纖維布均勻的敷設在浸潰膠上，用橡膠滾或橡膠刮刀用力滾壓或刮平，排除氣泡和多餘的膠液，使浸潰膠充分滲透碳纖維布並使傳感器與混凝土表面牢固粘接；
(6)在混凝土表面塗刷快凝膠，將導線伸直，粘貼固定在快凝膠上；然後在垂直導線的兩處塗抹浸潰膠，將兩塊碳纖維布分別均勻的敷設在浸潰膠上，對導線進行固定；
(7)通過兩塊碳纖維布對傳感器進行進一步加固，這兩塊碳纖維布分別位於傳感器的兩側，並垂直交疊在粘貼傳感器的碳纖維布上；
(8)在所有的碳纖維布表面再次塗抹浸潰膠，用滾筒或橡膠刮刀滾壓抹平，使浸潰膠充分滲透碳纖維布，待浸潰膠固化後，即可。
[0011]上述固定方法中，所述底膠、找平膠、浸潰膠和快凝膠均屬於環氧樹脂膠(也稱環氧類粘結劑、環氧樹脂粘結劑)。
[0012]上述固定方法中，碳纖維布敷設在浸潰膠上後，橡膠滾或橡膠刮刀沿纖維的一個方向用力滾壓或刮平。
[0013]上述固定方法中，浸潰膠上敷設上碳纖維布後，若在溫度較低的環境下施工，可選用25°C以上的熱風加速浸潰膠的固化，固化時間為5-15分鐘。
[0014]本發明提供了傳感器的固定方法，該方法克服了目前傳感器在混凝土結構上固定的不足，可使傳感器與混凝土結構之間接觸更加緊密，具有較好的耦合效果，且安全可靠，耐久性好，傳感器傳感精度和靈敏度高，同時這種粘貼方法還具有保護傳感器的作用，施工工藝簡單易行。
[0015]本固定方法操作簡單，操作靈活性大，受傳感器的尺寸限制較小，適用於多種複雜環境，傳感器能牢固緊密的固定在混凝土結構表面，且對混凝土結構無損傷，並且碳纖維布包裹傳感器可以有效地保護傳感器，延長傳感器的使用壽命，特別適合於對高鐵橋梁等特殊環境下的混凝土建築物的健康檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1壓電傳感器示意圖；
圖2纖維布包裹壓電傳感器的示意圖；
圖3混凝土表面處理後的不意圖；
圖4傳感器粘結在混凝土上的示意圖；圖5實施例1中傳感器固定在某跨高鐵混凝土結構大橋上後正常運營時實際測得的傳感器響應信號；
圖6本發明碳纖維布方法固定的傳感器信號響應；
圖7螺栓固定法固定的傳感器信號響應。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例對本發明進行進一步的闡述，應該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發明，並不對其內容進行限定。
[0018]下述實施例使用的底膠、找平膠、浸潰膠和快凝膠屬於A、B雙組分改性環氧類膠粘劑，包括但不限於FLD-80系列碳纖維膠等。
實施例
[0019]該實施例具體介紹本發明方法在實際中的應用，應用橋梁為某跨高鐵混凝土結構大橋，橋全長46米，主橋為13米+20米+13米的預應力混凝土梁板橋，橋寬15米。在橋底面粘貼聲發射壓電傳感器，打磨麵積為5cmX20cm的長方形區域。其具體步驟如下:
(I)混凝土表面預處理
在混凝土表面劃線，確定粘貼傳感器及碳纖維布的位置為距橋墩一米處，打磨麵積為5cmX 20cm的長方形區域。 在該範圍除去粉刷層，清除結構表面剝落、疏鬆、蜂窩等劣質混凝土，露出混凝土結構層，混凝土表面凸起部分應鑿掉，使其儘可能平整，必要時可用修補材料將表面修復平整。被粘貼混凝土面打磨平整，除去表層浮漿、鬆散物及油汙等雜質，直至露出混凝土新面。用丙酮或工業酒精清洗混凝土表面，要求無灰塵、無油汙、並保持清潔乾燥。
[0020](2)粘貼位置塗刷樹脂底膠
配製底膠，底膠為FLD-81，根據環境溫度控制濃度，A膠和B膠按照3:1左右的比例配合，並充分攪拌。將底膠塗抹在混凝土表面，用筆刷和橡皮刮刀用力反覆塗抹，使底膠能均勻充分地粘附混凝土表面，並浸入混凝土中。
[0021](3)混凝土表面找平處理
配製找平膠，找平膠為FLD-82，攪拌要充分均勻。底膠用手觸乾燥後對混凝土表面凹陷部分用找平膠修補平整，不應有稜角。找平膠用手觸乾燥後進行下一步工序。
[0022](4)粘貼碳纖維布以及傳感器
按結構尺寸裁剪碳纖維布，為便於粘貼。配製浸潰膠:浸潰膠為FLD-83，按2.5:1的比例將A、B兩組份膠均勻的攪拌。將配製好的浸潰膠均勻地塗在碳纖維布上，將傳感器的正極面、與正極面相鄰的兩個面粘貼在碳纖維布上，負極面裸露在外，如圖2所示。粘好後，傳感器的兩邊都剩有多餘的碳纖維布，以便進一步與混凝土連接。
配製好的浸漬膠的技術參數如下:
【權利要求】
1.一種傳感器的固定方法，其特徵是:用碳纖維布將傳感器固定在混凝土表面，首先將傳感器用環氧樹脂膠粘在碳纖維布上，然後將粘有傳感器的碳纖維布用環氧樹脂膠粘在混凝土表面。
2.根據權利要求1所述的固定方法，其特徵是:首先，用環氧樹脂膠將碳纖維布緊緊地包裹在傳感器的三個面上，保證碳纖維布足夠長，使包裹傳感器後的碳纖維布在傳感器的兩側還有剩餘，待環氧樹脂膠固化後，用環氧樹脂膠將剩餘的碳纖維布粘在混凝土表面，從而實現傳感器的固定。
3.根據權利要求1或2所述的固定方法，其特徵是:所述傳感器為水泥基傳感器。
4.根據權利要求1或2所述的固定方法，其特徵是:傳感器位於碳纖維布中部或接近中部的位置，碳纖維布包裹在傳感器的正極面以及與正極面相鄰的兩個面上，傳感器的負極面以及剩餘的碳纖維布粘貼在混凝土表面。
5.根據權利要求1或2所述的固定方法，其特徵是:所述傳感器為正方體或長方體，垂直於碳纖維布包裹方向的傳感器的邊長與碳纖維布的寬度等長。
6.根據權利要求1或2所述的固定方法，其特徵是:傳感器、碳纖維布、混凝土表面之間通過環氧樹脂膠緊密連接，相互之間無氣泡。
7.根據權利要求1或2所述的固定方法，其特徵是:包括以下步驟: (1)在碳纖維布粘貼傳感器的位置上塗抹上浸潰膠，將碳纖維布緊緊地粘貼於傳感器的正極面和與正極面相鄰的兩個面上，待浸潰膠固化後備用； (2)在混凝土表面確定粘貼傳感器、傳感器導線及碳纖維布的位置，將這些位置的粉刷層除去，鑿掉混凝土表 面凸起部分，通過打磨露出混凝土新的表面層，然後用丙酮或工業酒精清洗混凝土表面，使處理後的混凝土表面無灰塵、無油汙、清潔乾燥、儘量平整； (3)在處理好的混凝土表面塗抹底膠，用筆刷和橡皮刮刀用力反覆塗抹，使底膠能均勻充分地粘附混凝土表面，並浸入混凝土中； (4 )底膠用手觸摸乾燥後，用找平膠對混凝土表面凹陷部分進行修補，使混凝土儘量平整； (5)待找平膠用手觸摸乾燥後，將浸潰膠塗抹在混凝土表面，然後將傳感器的負極面緊緊地貼在混凝土表面，確保傳感器與混凝土之間無間隙，將碳纖維布均勻的敷設在浸潰膠上，用橡膠滾或橡膠刮刀用力滾壓或刮平，排除氣泡和多餘的膠液，使浸潰膠充分滲透碳纖維布並使傳感器與混凝土表面牢固粘接； (6)在混凝土表面塗刷快凝膠，將導線伸直，粘貼固定在快凝膠上；然後在垂直導線的兩處塗抹浸潰膠，將兩塊碳纖維布分別均勻的敷設在浸潰膠上，對導線進行固定； (7)通過兩塊碳纖維布對傳感器進行進一步加固，這兩塊碳纖維布分別位於傳感器的兩側，並垂直交疊在粘貼傳感器的碳纖維布上； (8)在所有的碳纖維布表面再次塗抹浸潰膠，用滾筒或橡膠刮刀滾壓抹平，使浸潰膠充分滲透碳纖維布，待浸潰膠固化後，即可。
8.根據權利要求7所述的固定方法，其特徵是:所述底膠、找平膠、浸潰膠、快凝膠均屬於環氧樹脂膠。
9.根據權利要求7所述的固定方法，其特徵是:碳纖維布敷設在浸潰膠上後，橡膠滾或橡膠刮刀沿纖維的一個方向用力滾壓或刮平。
10.根據權利要求7所述的固定方法，其特徵是:浸潰膠上敷設上碳纖維布後，若在溫度較低的環境下施工， 選用25°C以上的熱風加速浸潰膠的固化，固化時間為5-15分鐘。
【文檔編號】G01D11/16GK103591972SQ201310588154
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】程新, 黃世峰, 徐東宇, 葉正茂, 徐躍勝 申請人:濟南大學