混凝土温度监测系统及混凝土结构的制作方法

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混凝土温度监测系统及混凝土结构的制作方法

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来源

https://www.xjishu.com/zhuanli/52/202411494550.html

随着大跨桥梁、高层建筑、核电站以及水库大坝等城市基础设施建设的迅速兴起，大体积混凝土作为重要的结构构件被广泛应用。最大限度减小大体积混凝土的温度裂缝是保证城市基础设施整体安全的重要环节。本文介绍了一种创新的混凝土温度监测系统，采用地聚合物热电片进行温度监测，能够实现混凝土温度的智能化监测，具有较高的实用价值和技术创新性。

本发明涉及混凝土温度检测，具体地，涉及一种混凝土温度监测系统及一种混凝土结构。

背景技术

随着大跨桥梁、高层建筑、核电站以及水库大坝等城市基础设施建设的迅速兴起，大体积混凝土作为重要的结构构件被广泛应用。最大限度减小大体积混凝土的温度裂缝是保证城市基础设施整体安全的重要环节。随着人们对大体积混凝土认识的不断深入，越来越多的专家学者认为在大体积混凝土施工过程中引入一定的温控监测措施是必要的。
现有技术中，本领域技术人员通常采用温度计、热电偶或光纤传感器等温度传感器进行检测，温控监测手段存在布线困难、可靠性差、自动化程度低、无法有效进行长期监测等问题，不能满足桥梁大体积混凝土温控监测的需要。

技术实现思路

针对现有技术中温控监测手段存在布线困难、可靠性差、自动化程度低、无法有效进行长期监测的技术问题，本发明提供了一种混凝土温度监测系统及一种混凝土结构，采用该混凝土温度监测系统能够实现混凝土温度的釆集、预警、管理与分析的智能化监测，从而提升了大规模混凝土温控监测的信息化水平，并且温度监测准确、可靠性高，可以实现大规模混凝土的长期有效监测。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种混凝土温度监测系统，该混凝土温度监测系统包括：温度感知模块，所述温度感知模块包括多个埋入于混凝土中的地聚合物热电片；地聚合物热电片用于检测混凝土的温度差，基于混凝土的温度差生成并输出温度电压信号；其中，每一地聚合物热电片包括热电粒子，热电粒子由类型材料和基础材料制成；类型材料包括锑化铋或硒化铋；基础材料包括：河沙、胶凝材料、碱激活剂和碲化铋粉末；数据采集模块，与所述温度感知模块连通，用于接收发送自所述温度感知模块的地聚合物热电片的温度电压信号，并转发温度电压信号；现场监测与转发模块，与所述数据采集模块连通，用于接收转发自所述数据采集模块的温度电压信号，基于温度电压信号确定混凝土温度差，并实时对混凝土温度差进行现场监测。
进一步地，所述混凝土温度监测系统还包括：传输模块，与所述现场监测与转发模块连通，用于转发温度电压信号；远程监测模块，与所述传输模块连通，用于接收转发自所述传输模块的温度电压信号，基于温度电压信号确定混凝土温度差，并实时对混凝土温度差进行远程监测。
进一步地，所述温度感知模块与所述数据采集模块通过zigbee网络连通。
进一步地，热电粒子包括p型热电粒子和n型热电粒子，在热电粒子为p型热电粒子的情况下，类型材料包括锑化铋；在热电粒子为n型热电粒子的情况下，类型材料包括硒化铋。
进一步地，地聚合物热电片包括多个p型热电粒子和多个n型热电粒子，p型热电粒子与n型热电粒子相互交替串联。
进一步地，河沙与胶凝材料的重量比介于1：2-4；河沙和胶凝材料的总重量与碱激活剂的重量比介于100：20-35；河沙和胶凝材料的总重量与碲化铋粉末的重量比介于100：20-40。
进一步地，胶凝材料包括：70-90wt%偏高岭土、5-20wt%矿渣和5-10wt%硅灰。
进一步地，矿渣的比表面积介于600-800m2/kg，45μm方孔筛筛余量小于1%，矿渣中氧化铝和二氧化硅的总含量大于等于50wt%；硅灰的粒径介于0.1-0.3μm，比表面积介于15000-30000m2/kg。
进一步地，碱激活剂包括强碱溶液与水玻璃溶液的混合溶液；其中，强碱溶液与水玻璃溶液的重量比介于3：6-8。
本发明第二方面提供一种混凝土结构，所述混凝土结构包括上文所述的混凝土温度监测系统。
通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
本发明的混凝土温度监测系统包括：依次连通的温度感知模块、数据采集模块和现场监测与转发模块。温度感知模块包括多个埋入于混凝土中的地聚合物热电片；地聚合物热电片用于检测混凝土的温度差，基于混凝土的温度差生成并输出温度电压信号；其中，每一地聚合物热电片包括热电粒子，热电粒子由类型材料和基础材料制成；类型材料包括锑化铋或硒化铋；基础材料包括：河沙、胶凝材料、碱激活剂和碲化铋粉末。热电粒子的材料与混凝土材料相近，能够埋设在混凝土中，与混凝土形成一体，热电粒子的延展性较高，能够跟随混凝土的形变而延展，且热电粒子的抗压强度高能够长时间对混凝土的温度进行检测，并且热电粒子的电导率高，能够提高混凝土温度检测的准确性。数据采集模块接收发送自温度感知模块的地聚合物热电片的温度电压信号，并转发温度电压信号。现场监测与转发模块接收转发自数据采集模块的温度电压信号，基于温度电压信号确定混凝土温度差，并实时对混凝土温度差进行现场监测。通过本发明提供的混凝土温度监测系统，能够实现混凝土温度的釆集、预警、管理与分析的智能化监测，从而更好的提升了大规模混凝土温控监测的信息化水平，并且温度监测准确、可靠性高、检测装置延展性好，可以实现大规模混凝土的长期监测。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征

一种混凝土温度监测系统，其特征在于，所述混凝土温度监测系统包括：
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，所述混凝土温度监测系统还包括：
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，所述温度感知模块与所述数据采集模块通过zigbee网络连通。
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，热电粒子包括p型热电粒子和n型热电粒子，在热电粒子为p型热电粒子的情况下，类型材料包括锑化铋；在热电粒子为n型热电粒子的情况下，类型材料包括硒化铋。
根据权利要求4所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，地聚合物热电片包括多个p型热电粒子和多个n型热电粒子，p型热电粒子与n型热电粒子相互交替串联。
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，河沙与胶凝材料的重量比介于1：2-4；河沙和胶凝材料的总重量与碱激活剂的重量比介于100：20-35；河沙和胶凝材料的总重量与碲化铋粉末的重量比介于100：20-40。
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，胶凝材料包括：70-90wt%偏高岭土、5-20wt%矿渣和5-10wt%硅灰。
根据权利要求7所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，矿渣的比表面积介于600-800m2/kg，45μm方孔筛筛余量小于1%，矿渣中氧化铝和二氧化硅的总含量大于等于50wt%；
根据权利要求1所述的混凝土温度监测系统，其特征在于，碱激活剂包括强碱溶液与水玻璃溶液的混合溶液；其中，强碱溶液与水玻璃溶液的重量比介于3：6-8。
一种混凝土结构，其特征在于，所述混凝土结构包括权利要求1-9中任一项所述的混凝土温度监测系统。

技术总结

本发明提供一种混凝土温度监测系统，涉及混凝土温度检测领域。监测系统包括：温度感知模块，包括多个埋入于混凝土中的地聚合物热电片；地聚合物热电片用于检测混凝土的温度差，基于混凝土的温度差生成并输出温度电压信号；地聚合物热电片包括热电粒子，热电粒子由类型材料和基础材料制成；类型材料包括锑化铋或硒化铋；基础材料包括：河沙、胶凝材料、碱激活剂和碲化铋粉末；数据采集模块，用于接收并转发温度电压信号；现场监测与转发模块，用于基于温度电压信号确定混凝土温度差，并实时对混凝土温度差进行现场监测。通过本发明，能够实现混凝土温度的釆集、预警、管理与分析的智能化监测，且温度监测准确、可靠性高、检测装置延展性好。