一種澆筑半埋入式混凝土的模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種澆筑半埋入式混凝土的模具，屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物健監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，其包括有底模，安放于底模上的中模，以及將中模固定于底模上的頂模；底模上表面均勻分布有若干第一定位孔；中模呈上下兩片對(duì)稱的空心環(huán)體，環(huán)體腔體內(nèi)壁上均勻分布有若干電極定位孔，電極定位孔的中部設(shè)有穿線孔；中模的上表面有若干第二定位孔；頂模上均勻設(shè)置有若干個(gè)第三定位孔，第三定位孔為通。本實(shí)用新型的模具澆筑的傳感器和現(xiàn)有技術(shù)相比，一旦發(fā)生火災(zāi)后能夠完整地保存火災(zāi)過程中建筑材料在火災(zāi)發(fā)生過程中的性能變化，收集到的數(shù)據(jù)更加的有效可靠；本實(shí)用新型構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定、成本低廉，適用于土木工程中的廣泛應(yīng)用。
【專利說明】
一種澆筑半埋入式混凝土的模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物健監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種澆筑半埋入式混凝土的模具。【背景技術(shù)】
[0002]混凝土結(jié)構(gòu)是量大面廣的土木工程結(jié)構(gòu)，在使用的期間可能遭受地震、臺(tái)風(fēng)、碰撞等動(dòng)力災(zāi)變作用，造成結(jié)構(gòu)損傷。因此及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)對(duì)于結(jié)構(gòu)維修加固決策至關(guān)重要。目前，有很多結(jié)構(gòu)局部損傷檢測(cè)方法，如超聲法、聲發(fā)射、紅外熱像法、回彈法、同位素探測(cè)法等，這些檢測(cè)方法的不足之處在于:(1)只能定性檢測(cè)，無法給出結(jié)構(gòu)內(nèi)部真實(shí)的應(yīng)力信息；(2)檢測(cè)時(shí)效性差，無法得出結(jié)構(gòu)損傷演化過程;(3)設(shè)備笨重、成本高。
[0003]為了得到混凝土結(jié)構(gòu)動(dòng)力損傷過程中的內(nèi)部的應(yīng)力信息，最直接有效的方法就是在結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位如梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域埋入應(yīng)力傳感器。一般情況下，電阻應(yīng)變式力傳感器存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)滯后、使用壽命短的缺點(diǎn)；壓阻式力傳感器制作工藝復(fù)雜、成本高；電容式力傳感器輸出特性的非線性較嚴(yán)重、測(cè)量精度低;測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)力的壓電型動(dòng)態(tài)應(yīng)力傳感器技術(shù)已很成熟，可制成體積較小的傳感器埋入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，但此種傳感器外殼由金屬制成，顯著改變測(cè)點(diǎn)位置局部應(yīng)力場而影響測(cè)量精度，且傳感器與混凝土之間相容性差，在混凝土進(jìn)入非線性階段界面處容易分離失效，另外這類傳感器通常使用石英材料作為敏感元件，價(jià)格昂貴，不易在土木工程結(jié)構(gòu)中大量推廣。
[0004]目前，埋入式混凝土損傷診斷傳感元件主要有水泥基壓電陶瓷傳感元件和水泥基壓電復(fù)合材料兩種方式。大連理工大學(xué)的趙曉燕博士論文《基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及損傷診斷》中所提到的水泥基壓電陶瓷傳感元件，其不足之處是(1)所用水泥砂漿在混凝土結(jié)構(gòu)高壓應(yīng)力水平下容易開裂，導(dǎo)致內(nèi)部壓電陶瓷片損壞，不適合動(dòng)力損傷過程監(jiān)測(cè)(2) 壓電片的位置不能得到保證，應(yīng)力傳遞路徑不確定；(3)不容易振搗密實(shí);濟(jì)南大學(xué)黃世峰在復(fù)合材料學(xué)報(bào)上發(fā)表的《1-3型水泥基壓電復(fù)合材料傳感器的性能》一文中提到的1-3型水泥基壓電復(fù)合材料傳感元件制作工藝較復(fù)雜、成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，半埋入式電極定位不準(zhǔn)確，不利于及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種澆筑半埋入式混凝土的模具。
[0006]—種澆筑半埋入式混凝土的模具，包括有底模，安放于底模上的中模，以及將中模固定于底模上的頂模;底模上表面均勻分布有若干第一定位孔，第一定位孔包括通孔和半通孔，兩個(gè)通孔為一組，兩個(gè)半通孔為一組，兩組定位孔間隔均勻分布；中模呈上下兩片對(duì)稱的空心環(huán)體，環(huán)體腔體內(nèi)壁上均勻分布有若干電極定位孔，電極定位孔的中部設(shè)有穿通腔體內(nèi)壁的穿線孔；中模的上表面均勻分布有若干第二定位孔，第二定位孔為通孔;頂模上均勻設(shè)置有若干個(gè)第三定位孔，第三定位孔為通孔，通孔的位置與底模的通孔位置相對(duì)應(yīng)。
[0007]進(jìn)一步的，底模整體呈凸臺(tái)形，由上底板和下底板同心相疊放組成，所述上底板為圓環(huán)形，下底板為半徑大于上底板的圓板，所述第一定位孔均位于上底板的圓環(huán)上表面;所述中模呈圓環(huán)形，所述電極定位孔分布腔體內(nèi)壁的中間部位;所述頂模為扁平圓板，安放于中模上。
[0008]進(jìn)一步的，底模下底板的外徑為220-240mm，上底板的外徑為200-220mm，下底板的內(nèi)徑與上底板的內(nèi)徑相一致；中模的腔體內(nèi)徑為90-100mm，外徑為110-120mm，厚度為25-35mm;頂模的直徑為110-120mm，厚度為8-12mm。
[0009]進(jìn)一步的，電極定位孔為長方形，寬度為18-22mm，深度為18-22_，數(shù)量為16個(gè);穿線孔的直徑為4_6mm。[〇〇1〇]進(jìn)一步的，電極定位孔中安裝有帶有電纜的電極，電纜穿過穿線孔與電極相連接， 電極的形狀與電極定位孔相配合，長度為36-44_。
[0011]更進(jìn)一步的，底模，中模和頂模的材料均為Q235鋼。
[0012]本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]1.本實(shí)用新型的模具減少了加工步驟，縮短模具的技工周期，提高效率，節(jié)約原材料，構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定、成本低廉，適用于土木工程中的廣泛應(yīng)用。
[0014]2.本實(shí)用新型的模具澆筑出的傳感器可以將電極準(zhǔn)確的預(yù)埋于混凝土中所需位置，收集到的數(shù)據(jù)更加的有效可靠;其結(jié)構(gòu)具有較好的抗壓強(qiáng)度，能夠顯著增加使用壽命， 減少混凝土傳感器的更換次數(shù)，避免建筑物監(jiān)測(cè)中不必要的麻煩，發(fā)生火災(zāi)后能夠完整地保存火災(zāi)過程中建筑材料在火災(zāi)發(fā)生過程中的性能變化，數(shù)據(jù)更加的有效可靠?！靖綀D說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型底模的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型底模的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型中模上/下片的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型中模上/下片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型中模的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型頂模的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；[0021 ]圖7為本實(shí)用新型頂模的主視結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇22]圖中，1、底模，2、通孔，3、半通孔，4、上底板，5、下底板，6、第一定位孔，7、中模，8、 第二定位孔，9、電極定位孔，10、穿線孔，11、頂模。【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。[〇〇24] 一種澆筑半埋入式混凝土的模具，包括有起支撐作用的底模1，安放于底模1上的中模7,以及將中模7固定于底模1上的頂模11。
[0025]底模1內(nèi)部空心，底模1整體呈凸臺(tái)形，由上底板4和下底板5相疊放組成，上底板4 為圓環(huán)形，下底板5為半徑大于上底板的圓板，上底板4上表面均勻分布有若干第一定位孔 6，第一定位孔6包括通孔2和半通孔3，兩個(gè)通孔2為一組，兩個(gè)半通孔3為一組，兩組第一定位孔間隔均勻分布。
[0026]中模7呈上下兩片對(duì)稱的圓環(huán)形，為空心環(huán)體，腔體內(nèi)壁上均勻分布有若干電極定位孔9，電極定位孔9分布腔體內(nèi)壁的中間部位;電極定位孔9的中部設(shè)有穿通腔體內(nèi)壁的穿線10孔;電極定位孔9中安裝有帶有電纜的電極，電纜穿過穿線孔10與電極相連接。中模7的上表面均勻分布有若干第二定位孔8,第二定位孔8為通孔。[〇〇27]頂模11上均勻設(shè)置有若干個(gè)第三定位孔6,第三定位孔6為通孔，通孔的位置與底模1的通孔2位置相對(duì)應(yīng)。頂模11為扁平圓板，安放于中模7上。[〇〇28] 作為優(yōu)化的，底模1下底板5的外徑為220-240mm，上底板4的外徑為200-220mm，下底板5的內(nèi)徑與上底板4的內(nèi)徑相一致;中模7的腔體內(nèi)徑為90-100mm，外徑為110-120mm，厚度為25-35mm;頂模11的直徑為110-120mm，厚度為8-12mm。
[0029]作為優(yōu)化的，電極定位孔9為長方形，寬度為18-22mm，深度為18-22mm，數(shù)量為16 個(gè);穿線孔10的直徑為4-6_。[〇〇3〇]作為優(yōu)化的，電極的形狀與電極定位孔9相配合，長度為36-44_。[〇〇31]作為優(yōu)化的，底模1，中模7和頂模11的材料均為Q235鋼。[〇〇32] 一種澆筑半埋入式混凝土的模具的制造方法包括:
[0033]a.加工底模。將形狀相同，內(nèi)徑尺寸相差不多的上底板和下底板的圓心重合疊放， 以圓心陣列，在底模上表面均勻鉆有定位孔，定位孔包括通孔和半通孔，兩個(gè)通孔為一組， 兩個(gè)半通孔為一組，兩組定位孔間隔均勻分布；
[0034]b.加工中模。以中模的圓心陣列，在中模腔體內(nèi)壁上均勻開設(shè)若干電極定位孔，在電極定位孔的中部鉆有穿線孔;以中模的圓心陣列，在中模的上表面均勻鉆出若干通孔； [〇〇35] c.加工頂模。在頂模上均勻鉆出若干個(gè)通孔，通孔的位置與底模的通孔位置相對(duì)應(yīng)；
[0036] d.加工電極。將碳纖維布粘結(jié)膠主劑浸漬膠和固化劑浸漬膠按照比例2:1的質(zhì)量比例，混合攪拌2分鐘，倒入嵌有電極片的立方體模塊中，凝結(jié)硬化24h，電極制作完成。 [〇〇37] 一種澆筑半埋入式混凝土的模具的方法包括:
[0038]a.放置底模，將底模平放于水平面上；
[0039]b.安裝中模，將中模平放于底模的表面，使中模的通孔與底模的通孔相互重合，將螺栓對(duì)應(yīng)旋于通孔中，擰緊螺栓，將中模和底模固定成一體；
[0040] c.安裝電極，將電極對(duì)應(yīng)安裝于中模內(nèi)壁上的電極定位孔中，固定；
[0041] d.安裝頂模，將頂模平放于中模的表面，頂模的通孔與中模的通孔相互重合，將螺栓對(duì)應(yīng)固定于所有的通孔中，擰緊螺栓，將頂模、中模和底模固定成一體；[〇〇42] e.澆筑，把普通硅酸鹽42.5R水泥，標(biāo)準(zhǔn)砂按照設(shè)計(jì)配合比，攪拌機(jī)攪拌攪拌完成后，將新攪拌的混凝土通過頂模上預(yù)留的澆筑孔中進(jìn)行澆筑；[〇〇43] f.起模，在混凝土澆筑完成后，將所用此模具澆筑的試塊，放置在20±3°C的溫度和相對(duì)濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)2天后拆模，拆模順序:先拆除頂模，再拆除中模，最后移走底模。[〇〇44]傳感器抗壓強(qiáng)度檢測(cè):使用本法明的混凝土模具和市售的A、B混凝土模具同時(shí)澆筑傳感器，所用澆筑材料、配比均相同，室溫下埋入混凝土l〇cm深度，同條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，平行5組，其中，本實(shí)用新型的模具澆筑的傳感器抗壓強(qiáng)度為52.3MPa，A傳感器為 38.3MPa，B傳感器為35.1MPa。
[0045]澆筑半埋入式混凝土的模具的工作原理:將電極預(yù)埋于混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土凝固以后，鑲嵌于建筑物的承受柱等位置，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到外部動(dòng)力荷載作用時(shí)，根據(jù)壓電效應(yīng)， 壓電陶瓷極化方向所垂直的前后表面會(huì)產(chǎn)生等量且電性相反的電荷，電荷量與剪應(yīng)力成正比，將此電荷通過電荷放大器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并通過相應(yīng)的信號(hào)采集系統(tǒng)將電壓信號(hào)存入計(jì)算機(jī)中，利用動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的傳感器電壓與受力截面應(yīng)力之間的靈敏度系數(shù)，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)動(dòng)力損傷全過程的剪應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0046]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，包括有底模，安放于底模上的中模， 以及將中模固定于底模上的頂模；所述底模上表面均勻分布有若干第一定位孔，所述第一定位孔包括通孔和半通孔，兩 個(gè)所述通孔為一組，兩個(gè)所述半通孔為一組，兩組定位孔間隔均勻分布；所述中模呈上下兩片對(duì)稱的空心環(huán)體，環(huán)體腔體內(nèi)壁上均勻分布有若干電極定位孔， 所述電極定位孔的中部設(shè)有穿通腔體內(nèi)壁的穿線孔;所述中模的上表面均勻分布有若干第 二定位孔，所述第二定位孔為通孔；所述頂模上均勻設(shè)置有若干個(gè)第三定位孔，所述第三定位孔為通孔，所述通孔的位置 與所述底模的通孔位置相對(duì)應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，底模整體呈凸 臺(tái)形，由上底板和下底板同心相疊放組成，所述上底板為圓環(huán)形，下底板為半徑大于上底板 的圓板，所述第一定位孔均位于上底板的圓環(huán)上表面;所述中模呈圓環(huán)形，所述電極定位孔 分布腔體內(nèi)壁的中間部位;所述頂模為扁平圓板，安放于中模上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，所述底模下底 板的外徑為220-240mm，上底板的外徑為200-220mm，下底板的內(nèi)徑與上底板的內(nèi)徑相一致； 所述中模的腔體內(nèi)徑為90-100mm，外徑為110-120mm，厚度為25_35mm;所述頂模的直徑為 110-120mm，厚度為 8-12mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，所述電極定位 孔為長方形，寬度為18_22mm，深度為18-22mm，數(shù)量為16個(gè);所述穿線孔的直徑為4-6mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，所述電極定位 孔中安裝有帶有電纜的電極，電纜穿過穿線孔與電極相連接，電極的形狀與電極定位孔相 配合，長度為36-44mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種澆筑半埋入式混凝土的模具，其特征在于，所述底模，中 模和頂模的材料均為Q235鋼。
【文檔編號(hào)】G01L1/16GK205614809SQ201620325307
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】秦磊, 任宏偉, 朱曉軍, 董必欽, 邢峰
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)