一种用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶

摘要

本发明公开了一种用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶。本发明所述的用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶是以预制应变片为芯，然后在芯的外层涂刷碳纤维复合材料板材用结构胶。本发明将应力应变传感器经过预制，植入桥梁加固结构胶体系中，可以实时对被加固混凝土的变形与劣化状态进行响应，实现在线实时监测桥梁结构加固后的应力应变与性能劣化过程，为桥梁结构的加固跟踪监测提供科学数据，降低风险。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁加固用结构胶制备技术领域，具体涉及一种用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶。

背景技术

据报道，国外桥梁结构的设计寿命为75年，实际使用寿命为40～60年。我国的桥梁在设计之初，标准低于国外标准，且在实际应用中受到施工质量、超载车辆、地震以及其他损伤等影响，国内大约有近1/3的桥梁进入了老化期，需要及时加固维护。如何对加固修复后的桥梁结构进行跟踪监测，实时、客观地反映桥梁结构的使用状态是保证桥梁结构健康服役的关键所在。及时获取加固后桥梁结构的受力状态，对其健康状况作出评估，从根本上确保桥梁结构基础设施的安全运营。

结构的健康监测是指利用现场的无损传感技术，通过对包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到监测结构损伤或退化的目的。现有对加固后桥梁结构进行健康监测的新技术之一为综合碳纤维复合材料(CFRP)的加固修复作用于光纤光栅(FBG)传感器的应变传感功能，制备出一种新型的智能型CFRP，同步实现其对桥梁结构预应力补强修复和对结构应力应变的连续监测与预警。

碳纤维复合材料加固桥梁结构主要涉及三种材料，分别为加固材料-碳纤维复合材料；被加固物体-高性能混凝土；加固媒介-结构胶。上述三种材料的主要技术性能要求如下：(1)碳纤维复合材料，以高强II级条形板为例进行说明，抗拉强度≧2000MPa，受拉弹性模量≧1.4×10

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提出一种用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶。桥梁加固用结构胶是桥梁加固材料与被加固结构之间媒介，对其性能的实时监测可以实时评估复合材料修复加固结构的完整性，使其在性能劣化时，提供预警信息，确保结构的安全性。本发明将应力应变传感器经过预制，植入桥梁加固结构胶体系中，可以实时对被加固混凝土的变形与劣化状态进行响应，实现在线实时监测桥梁结构加固后的应力应变与性能劣化过程，为桥梁结构的加固跟踪监测提供科学数据，降低风险。

本发明所述的用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶是以预制应变片为芯，然后在芯的外层涂刷碳纤维复合材料板材用结构胶。

所述的预制应变片是将用于混凝土结构的应变片采用环氧树脂体系进行包裹，然后分阶段固化而成。

所述的环氧树脂体系为双组份体系，其中：A组分由120质量份环氧树脂和10-20质量份增韧剂组成；B组分由10-30质量份改性酚醛胺固化剂和10-30质量份聚醚胺类固化剂组成。

所述的预制应变片的制备方法为：将环氧树脂体系的A组分和B组分混合分散均匀后，涂刷于应变片上下表面；然后在22-25℃下养护20-30h，完成第一阶段固化；最后在110-120℃下继续养护2-4h，完成第二阶段固化。

所述的用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶的施工工艺为：将预制应变片固定在桥梁需要加固部位；在预制应变片外层涂刷碳纤维复合材料板材用结构胶，张拉碳纤维复合材料板材产生预应力并进行锚固。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明对应力应变传感器进行预先处理，一方面有效避免应变片在安装过程中受到损伤，另一方面使应力应变传感器与桥梁加固结构胶体系进行更好的融合。

2、本发明将应力应变传感器预埋置于结构胶体系中，由于被加固混凝土与结构胶的性能相近，可以对被加固混凝土性能的变形与劣化进行有效回应，提供实时数据。

3、桥梁加固用结构胶介于被加固结构与加固材料碳纤维复合材之间，主要实施力的传递。将应力应变传感器埋置于结构胶体系中，可以真实反映力的传递。

4、环氧树脂体系采用改性酚醛胺与聚醚胺，兼具固化速度快与韧性强等优势。

5、采用22-25℃与110-120℃分阶段固化，一方面可以有效降低环氧树脂固化过程中产生的内应力，另一方面，有效简化生产工艺与降低能耗。

附图说明

图1用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶示意图。

具体实施方式

实施例1

配制双组份环氧树脂体系，其中，A组分：环氧树脂120g，聚酰亚胺增韧剂15g；B组分：30g改性酚醛胺固化剂SF-PAA-5300，10g聚醚胺固化剂d230。

将A、B组分分别配制完成后，熟化24h。

将A、B组分混合分散均匀后，涂刷于用于混凝土结构的应变片上下表面；分两阶段完成固化，在23-25℃下养护24h，实施第一阶段固化；在110-115℃下继续养护3h，为第二阶段固化。完成了预制应变片的制备。

施工时，将上述预制应变片固定在桥梁需要加固部位；在预制应变片外层涂刷碳纤维复合材料板材用环氧树脂结构胶，形成用于桥梁结构加固性能跟踪监测的智能型芯层式结构胶，最后张拉碳纤维复合材料板材产生预应力并进行锚固。