应力响应型发光有机胶凝及应力检测方法技术

本发明专利技术公开了一种应力响应型发光有机胶凝，组成按重量份数计如下：环氧树脂100

【技术实现步骤摘要】
应力响应型发光有机胶凝及应力检测方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及应力响应型发光有机胶凝及应力检测方法。

技术介绍

[0002]随着结构设计和材料加工能力的提高，房屋、桥梁等建筑工程的结构越来越复杂，这就导致结构中所受应力不易被检测，此外复杂交变载荷、温度变化或腐蚀疲劳等环境也会导致结构中应力分布不均，裂纹扩展速度加快，结构快速失效断裂，严重情况下甚至可能造成崩塌，出现大规模人员伤亡事故。因此，实时监测并记录结构中应力变化和发展对建筑工程的健康服役起到至关重要的作用。
[0003]当前，结构应力的检测方式主要有将结构应变信号转换成电信号的电测法和通过光纤光栅元件将被测结构的应力应变信号转变成光信号的光栅法。例如电测法中包含的电阻应变片法是在结构应力集中的部位粘贴应变片，对结构的某一点进行应力检测。但是应变片一次只能采集一个点的应变数据，当需要对结构的多个部位进行检测时，会使得整个检测系统变得异常复杂，同时应变片的粘贴质量对检测结果的影响较大。因此研发新型高效的应力检测方式变得非常重要。例如专利CN 214150733U专利技术了一种用于混凝土应力检测装置，能够检测混凝土内部的应力，节约人力物力。需要注意的是目前常用的应力检测部件与被检测的结构是分开的，当被检测的结构复杂时，二者的有效结合会变得非常困难。基于目前结构应力检测存在的问题，如果建筑结构所使用的胶凝材料本身具有应力检测能力，则有利于实现结构应力的实时记录和快速检测。
[0004]近年来，研究发现一些固体材料在外加应力或断裂产生裂纹时会出现明显的发光现象，该种发光现象在结构应力检测及疲劳裂纹追踪等方面显示出了极大的应用前景。例如专利CN114717004A公布了一种可用于应力传感器的荧光粉，该荧光粉在受到机械外力作用下能发射出线状光谱且应力发光强度具有自恢复性。虽说目前对于应力荧光粉的研究较多，但是若将荧光粉直接掺杂进入常规的水泥基材料中，由于水环境和碱性环境的影响，会破坏荧光粉的发光性能，无法实现力致发光。同时若荧光粉在水泥基材料中分布不均也会影响使用效果。因此如何制备一种含有应力荧光粉的胶凝材料，使得该材料应用到建筑结构中不会对原有结构或者荧光粉产生破坏，从而实现利用可见光检测和监测应力，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种应力响应型发光有机胶凝，制作过程中通过特定的方式引入余晖力致荧光粉，在胶凝材料受到外加应力时以光学信号展示出来，实现功能性和美观性共存，于建筑结构应力的实时记录和检测具有重要作用。本专利技术另一目的在于提供一种建筑结构应力检测方法，不仅可以做到快速识别结构应力作用点，还能实时记录应力变化和发展。
[0006]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0007]应力响应型发光有机胶凝，其组成按重量份数计如下：
[0008]环氧树脂100
‑
150份、固化剂30
‑
50份、增韧剂10
‑
30份、稀释剂1
‑
5份、消泡剂1
‑
3份、填料100
‑
400份、余晖力致荧光粉10
‑
30份，另加质量百分比1％o
‑
3％o的纤维。
[0009]接上述方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
[0010]接上述方案，所述固化剂为脂肪族胺或芳香胺中的一种。
[0011]接上述方案，所述增韧剂为丙烯酸酯、或聚氨酯中的任一种。
[0012]接上述方案，所述稀释剂为缩水甘油醚。
[0013]接上述方案，所述消泡剂为醇、脂肪酸、脂肪酸酯、酰胺、有机硅或聚醚改性聚硅氧烷中的任一种。
[0014]接上述方案，所述填料为废弃橡胶颗粒、再生橡胶颗粒、橡胶粉的任一种或二者的混合。
[0015]接上述方案，所述纤维为聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维中的任一种或任意混合。
[0016]接上述方案，所述余晖力致荧光粉为铕和镝掺杂铝酸锶类荧光粉、过度金属离子掺杂硫化锌类荧光粉的一种或二者的混合。
[0017]所述应力响应型发光有机胶凝的制备方法，包含以下步骤：
[0018](1)将环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂和消泡剂混合搅拌均匀得到树脂将料；
[0019](2)加入余晖力致荧光粉、填料、纤维混合均匀后倒入模具内振荡平整；待室温条件下固化养护后得到所述的应力响应型发光有机胶凝试块。
[0020]一种建筑结构应力检测方法，包括以下步骤：
[0021]按重量份数计将环氧树脂100
‑
150份、固化剂30
‑
50份、增韧剂10
‑
30份、稀释剂1
‑
5份、消泡剂1
‑
3份、填料100
‑
400份、余晖力致荧光粉10
‑
30份混合，另加质量百分比1％o
‑
3％o的纤维；
[0022]将混合料挤入建筑结构应力检测部位，室温干燥固化，通过发光情况判断应力变化。
[0023]按上述方案，所述建筑结构应力检测部位包括建筑结构裂缝、荷载裂缝和变形裂缝。
[0024]按上述方案，还包括对所述混合料的固化样品进行不同应力大小下发光强度的测试，得出应力大小与发光强度的模拟函数关系；通过注浆料在建筑结构应力检测部位的发光强度计算应力大小。
[0025]相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
[0026](1)本专利技术在有机胶凝材料制作的过程中，通过特定的方式引用余晖力致荧光粉，使得胶凝材料具有应力自检测和自发光的功能，拥有良好的物理性能，具备实际应用条件。在不受应力作用时，材料具有自发光特性，当受到应力作用后，该种胶凝材料展现出明显的可见光发射，连续施加应力时，发光可持续且发光强度与所受应力的大小呈正比关系。
[0027](2)相比于传统应力片单点单片的应力检测方式，该胶凝材料应力检测结果以可见光的形式实时展现，信息结果采集简单，检测范围广，不仅可以做到快速识别结构应力作用点，还能实时记录应力变化和发展，节约大量的人力物力财力，有效提高工程应力检测效
率，具有极高的经济价值和实际工程意义。
附图说明
[0028]图1：实施例2和实施例5的余晖发射光谱图；
[0029]图2：实施例2和实施例5的应力发射光谱图；
[0030]图3：实施例2和实施例5发力致发光强度与应力值关系图。
[0031]图4：实施例6力致发光强度与应力值函数关系拟合图。
具体实施方式
[0032]以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。
[0033]具体实施方式提供了应力响应型发光有机胶凝，其组成按重量份数计如下：
[0034]环氧树脂100
‑
150份、固化剂30
‑
50份、增韧剂10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应力响应型发光有机胶凝，其特征在于组成按重量份数计如下：环氧树脂100
‑
150份、固化剂30
‑
50份、增韧剂10
‑
30份、稀释剂1
‑
5份、消泡剂1
‑
3份、填料100
‑
400份、余晖力致荧光粉10
‑
30份，另加质量百分比1％o
‑
3％o的纤维。2.如权利要求1所述应力响应型发光有机胶凝，其特征在于环氧树脂为双酚A型环氧树脂；固化剂为脂肪族胺或芳香胺中的一种。3.如权利要求1所述应力响应型发光有机胶凝，其特征在于所述增韧剂为丙烯酸酯、或聚氨酯中的任一种；所述稀释剂为缩水甘油醚；消泡剂为醇、脂肪酸、脂肪酸酯、酰胺、有机硅或聚醚改性聚硅氧烷中的任一种。4.如权利要求1所述应力响应型发光有机胶凝，其特征在于所述填料为废弃橡胶颗粒、再生橡胶颗粒、橡胶粉的任一种或二者的混合。5.如权利要求1所述应力响应型发光有机胶凝，其特征在于所述纤维为聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维中的任一种或任意混合。6.如权利要求1所述应力响应型发光有机胶凝，其特征在于所述余晖力致荧光粉为铕和镝掺杂铝酸锶类荧光粉、过度金属离子掺杂硫化锌类荧光粉的一种或二者的混合。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仕琪，周紫晨，曾明，张冰，孙万万，
申请(专利权)人：中国一冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：