专利名称：弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝进行监测定位的方法
技术领域：
本发明涉及一种对混凝土大坝、混凝土建筑物或混凝土构件等产生的裂 缝进行监测和定位的方法，尤其是采用弹性导电膜传感器和红外热成像技术 对混凝土裂缝进行监测定位的方法。
背景技术：
在房屋、电站、核电站、矿山、机场、高速公路、大坝、桥梁等各方面 的建设中，都要大量采用水泥，以水泥为基本原料，浇注成各种混凝土，形 成钢筋混凝土结构，作为基本的受力构件。由于钢筋和混凝土在长期使用过 程中，受到各种压力的长期、反复作用，其内部容易变形甚至开裂，就存在 安全隐患。在对安全要求特别高的地方，如核电站、大坝、桥梁等场所，特 别需要对钢筋混凝土进行连续监测、确保其不发生安全事故就显得尤为重要。
现有技术中，除了采用显微扫描摄像系统和GPS全球卫星定位系统进行连续 监测以外，也有一种名称为"大坝变形、开裂自动监测预警系统"，专利号为 ZL98119894的中国专利技术，公开了一种在大坝外侧面等距离铺设导电混凝 土和电极，通过监测各段导电混凝土电阻的变化确定大坝是否变形或产生裂 纹。另外，本专利申请人曾经申请了名称为"一种能连续监测受力构件变形、 开裂的装置"、专利号为ZL200420034322.X的实用新型专利，在受力构件内 埋设有弹性导电体或在其表面上设置弹性导电体，弹性导电体的两端都分别接入信号转换装置中；弹性导电体分别随着受力构件受力、变形、开裂、破 坏等不同的情况，其内部电阻值相应变化，经控制处理器分析、处理，可明 确提示受力构件所处的阶段，对开裂、破坏等状态发出报警信号；可作全天 候、连续自动监测预警。但，上述装置都只能监测混凝土等受力构件是否变 形、开裂，以及在变形、开裂后及时发出报警信号，不能显示出变形、开裂 点的准确位置，也不能显示出是一个点还是多个点发生了变形、开裂，也不 能获得裂缝走向、大小等的详细信息，更没有公开如何测量上述变形、开裂 点准确位置的方法。
发明内容
本发明针对现有技术中的监测装置只能监测混凝土等受力构件是否变 形、开裂，不能显示出变形、开裂点的准确位置，也不能显示出是一个点还 是多个点发生了变形、开裂等不足，提供一种测量并显示出混凝土等受力构 件发生变形、开裂点准确位置并获得裂缝走向、大小等信息的方法。
本发明的技术方案弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝 进行监测定位的方法，其特征在于包括如下步骤
(1) 将导电涂料固化形成弹性导电膜(或导电橡胶带制成)，将弹性导 电膜敷设在混凝土构件上，也可直接将导电涂料涂装于混凝土构件表面固化 形成弹性导电膜，在弹性导电膜两端设置导线，形成弹性导电膜传感器；
(2) 在发现混凝土构件产生裂缝后或者在例行检査时，将弹性导电膜两 端的导线连接到电源上，进行通电发热；
(3) 位于裂缝部位的弹性导电膜由于该处电阻率增大，通电后产生热量 及温度要高于其他部位，利用红外热成像装置进行扫描检测；(4)根据红外热成像装置扫描检测后得到的图像，能够准确确定裂缝的部位，还能确定是一个点还是多个点产生了裂缝，并获得裂缝走向、大小等信息。
进一步的特征是所述的弹性导电膜涂敷在混凝土构件表面上。本发明的弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝进行监测定位的方法，具有如下特点
1、 将导电涂料固化形成弹性导电膜传感器，弹性导电膜传感器电阻对变形很敏感，随着混凝土产生裂缝，弹性导电膜传感器在裂缝部位的电阻率增大；因此，通电后，在裂缝部位的发热量比正常部位大，同时直接对裂缝内空气加热，热惯量小，升温会明显高于未开裂部位，其温度高于其他部位，采用红外热成像装置进行扫描，能够准确显示出裂缝部位。
2、 本发明采用弹性导电膜传感器和红外热成像技术，能够准确显示出变形、开裂点的准确位置，也能显示出是一个点还是多个点发生了变形、开裂，并获得裂缝走向、大小等信息，为下一步修补工作奠定基础。
图1是本发明定位系统结构示意图。
具体实施例方式
本发明的弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝进行监测定位的方法，其特征在于包括如下步骤
1、将导电涂料固化形成弹性导电膜，或由导电橡胶带制成弹性导电膜，将弹性导电膜敷设在混凝土构件上，或直接将导电涂料涂装于混凝土 件表面固化形成弹性导电膜，在弹性导电膜两端设置导线，形成弹性导电膜传感
器；最佳方式是涂敷在混凝土构件表面上；
2、 在发现混凝土构件产生裂缝后或者在例行检查时，将弹性导电膜两端的导线连接到电源上，进行通电发热；
3、 位于裂缝部位的弹性导电膜由于该处电阻率增大，通电后产生热量及温度要高于其他部位，利用红外热成像装置进行扫描检测；
4、 根据红外热成像装置扫描检测后得到的图像，能够准确确定裂缝的位置并获得裂缝走向、大小等信息。
如图中，在混凝土构件l表面上设置(涂敷)弹性导电膜传感器2，在弹性导电膜传感器2两端分别连接导线3，导线3再分别连接到电源4的正负极上，需要时通电发热。当混凝土构件1产生了裂缝5时，对弹性导电膜传感器2通电发热，利用红外热成像装置6对整个弹性导电膜传感器2进行扫描检测，根据裂缝部位发热量大、温度高的特点，从红外热成像装置扫描检测后得到的图像上，能够准确确定裂缝的部位，还能确定是一个点还是多个点产生了裂缝。红外热成像装置6是现有的、使用广泛的红外热成像仪，根据被扫描处理对象温度个不同，能够显示出被扫描处理对象的红外热图像。
参见本专利申请人曾经申请了名称为"一种能连续监测受力构件变形、开裂的装置"、专利号为ZL200420034322.X的实用新型专利；柔性导电涂料是一种填加性碳系双组分改性聚酯导电涂料，以有机高分子聚合物作为粘合剂，由粉末状导电材料、助剂等混制而成，具有优异的柔软性、耐热老化性和导电性，实践中，以弹性聚酯类有机高分子聚合物为最佳，粉末状导电材料为碳粉或金属粉。主要性能导电性好(表面电阻率0.8 1Q .cm-l)、弹性高(在-4(TC以下，断裂延伸率70%)、电热效率高(电热转化率>95%)、耐久性好(可在8(TC温度下半永久使用)、防潮性好。
将上述柔性导电涂料固化形成弹性导电膜，将弹性导电膜敷设在混凝土
构件上，在弹性导电膜两端设置导线，形成弹性导电膜传感器；当弹性导电
膜传感器与混凝土构件在受到各种应力作用时，弹性导电膜在受力部位被拉伸，引起弹性导电膜内部的微观结构发生变化，其表现形式之一就是其电阻
率随着增大；当混凝土构件产生裂缝后，弹性导电膜的电阻值显著增大。
当发现混凝土构件开裂后或者在例行检查时，将弹性导电膜传感器两端的导线接到外接电源上(选择合适的电压)，进行通电发热。利用红外热成像系统(装置)进行裂缝位置的检测；检测原理如下弹性导电膜传感器在裂缝部位被拉伸，该处电阻率增大(该部位电阻将数倍于其他部位)，通电后该部位单位面积功率超过其他部位，发热量大，温度高；更主要的是裂缝部位是直接对裂缝内空气加热，热惯量小，升温远高于未开裂部位。因此利用热红外成像系统观测，温度明显高于背景的部位将是裂缝的位置；根据红外热成像装置扫描检测后得到的图像，能够准确确定裂缝的位置并获得裂缝走向、大小等信息。
权利要求
1、弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝进行监测定位的方法，其特征在于包括如下步骤(1)将导电涂料固化形成弹性导电膜，或由导电橡胶带制成弹性导电膜，将弹性导电膜敷设在混凝土构件上，或将导电涂料涂装于混凝土构件表面固化形成弹性导电膜，在弹性导电膜两端设置导线，形成弹性导电膜传感器；(2)在发现混凝土构件产生裂缝或者在例行检查时，将弹性导电膜传感器两端的导线连接到电源上，进行通电发热；(3)位于裂缝部位的弹性导电膜由于该处电阻率增大，产生热量及温度要高于其他部位，利用红外热成像装置进行扫描检测；(4)根据红外热成像装置扫描检测后得到的图像，能够准确确定裂缝的准确位置并获得裂缝走向、大小的信息。
2、 根据权利要求1所述的弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土 裂缝进行监测定位的方法，其特征在于所述的弹性导电膜传感器涂敷在混 凝土构件表面上。
全文摘要
本发明公开了弹性导电膜传感器和红外热成像技术对混凝土裂缝进行监测定位的方法，1)将导电涂料固化形成弹性导电膜，将弹性导电膜敷设在混凝土构件上，在弹性导电膜两端设置导线，形成弹性导电膜传感器；2)在发现混凝土构件产生裂缝或例行检查时，将弹性导电膜两端的导线连接到电源上，进行通电发热；3)利用红外热成像装置进行扫描检测；4)根据红外热成像装置扫描检测后得到的图像，能够准确确定裂缝的部位、裂缝的数量、裂缝走向和大小等信息。本发明的方法，弹性导电膜传感器在裂缝部位的电阻率增大，通电后在裂缝部位的发热量比正常部位大，采用红外热成像装置进行扫描，能够准确显示出裂缝部位、数量、走向、大小等信息。
文档编号G01N25/72GK101666766SQ200910104789
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者李胜波, 沈小东, 赵启林, 邓安仲 申请人:邓安仲