【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及建筑结构受力损伤检测，具体涉及一种利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法。
技术介绍
1、随着建筑业和科学技术的发展，越来越多的体积巨大、结构复杂、功能多样的混凝土结构应运而生，譬如超大跨桥梁、大型水利枢纽工程、海洋平台结构、核电站建筑等等。这些结构往往重要程度高、使用年限长、荷载和受力复杂，一旦失效则代价巨大。因此，为保障这些结构的安全性，往往需要采取有效手段进行试验以及结构健康的监测，准确掌握这些复杂结构关键部位的内部受力、变形和损伤的分布特征，尤其是多维度的应变特征，已经成为建筑结构领域一个重要的研究热点。
2、所谓智能混凝土，即为在混凝土中掺加导电微粒即可构成压阻式传感器，不仅可以监测混凝土的应变，也可以监测其损伤。根据这类智能材料的电阻变化率和应变的对应关系，可以用于混凝土应变和损伤的检测；但是检测效果往往受智能混凝土均匀程度、多轴受力状态、稳定性等的影响，因此，常规浇筑方法制备的智能混凝土材料存在精度不够、智能特征不稳定等问题。而3d打印是一种可快速成型的技术，以其精度高、成本低、重复性好等优点，在电子产品制备领域成为一种新的极具前景的工艺手段，它以数字模型文件为基础，通过逐层挤出具有一定可流动性和可塑性的混凝土材料的方式来构造三维实物的技术。
3、因此，为解决上述问题，本专利技术提供了一种利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，解决常规浇筑方法制备的智能混凝土材料存在均
2、一种利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，具体包括以下步骤:
3、s1.浇筑两块高电阻率的智能混凝土基底；
4、s2.利用3d打印机在其中一块智能混凝土基底顶部分别沿x、y、z三个方向打印低电阻率的智能混凝土直线条带；在另一块智能混凝土基底顶部及底部分别打印低电阻率的两个智能混凝土点电极和智能混凝土环状条带；
5、s3.在s2中智能混凝土直线条带、智能混凝土点电极、智能混凝土环状条带凝固前分别插入铜导线并作出标记；
6、s4.将s3中的两块智能混凝土基底叠放，且智能混凝土直线条带一侧与智能混凝土环状条带一侧相背设置；
7、s5.分别对智能混凝土直线条带一侧、智能混凝土环状条带一侧浇筑普通混凝土封装层，凝固后得到智能混凝土检测器件；保持若干铜导线的引出端均裸露出智能混凝土检测器件表面；
8、s6.对智能混凝土检测器件施加外力，分别测量不同外力作用下三条智能混凝土直线条带上铜导线间的电阻率变化规律，标定智能混凝土直线条带电阻与所受外力之间关系的初始参数；测算智能混凝土点电极以及智能混凝土环状条带的电阻率初始值，同时得到智能混凝土检测器件的灵敏度值；
9、s7.浇筑待检混凝土构件，且将s5中得到的智能混凝土检测器件置于待检混凝土构件中，保持若干铜导线的引出端裸露出待检混凝土构件表面；
10、s8.通过智能混凝土直线条带的初始参数和灵敏度值，计算待检混凝土构件整体在x、y、z三个方向上所受到的实际应力大小；
11、通过对待检混凝土构件施加不同方向和大小的外力，测量不同外力作用下智能混凝土点电极的电阻率变化规律，分析智能混凝土基底损伤状态，进而得到待检混凝土构件整体的损伤状态；
12、通过对待检混凝土构件施加不同方向和大小的外力，测量不同外力作用下智能混凝土环状条带的电阻率变化规律，分析智能混凝土环状条带环内区域的体积变形情况，进而得到待检混凝土构件整体的体积变形情况；
13、s9.根据s8得出的测量结果采集测量参数和数据，并及时作出预警、采取结构维护措施。
14、优选地，所述高电阻率的取值范围＞10000ω·m；低电阻率的取值范围≤10000ω·m。
15、优选地，s1中所述智能混凝土基底的材料配比为水泥：砂子：水：石墨烯：超塑化剂＝1～1.5：2.5～3：0.4～0.6：0.0025～0.01：0.0025～0.01；s2中所述智能混凝土直线条带、智能混凝土点电极以及智能混凝土环状条带的材料配比为水泥：砂子：水：石墨烯：超塑化剂＝1～1.5：2.5～3：0.4～0.6：0.03～0.08：0.03～0.08。
16、优选地，s3中所述铜导线的具体插装位置如下：
17、取六根铜导线，每条智能混凝土直线条带的两端各插有一根铜导线，并将铜导线的另一端引出；将每条智能混凝土直线条带上的两根铜导线视为一组，分别将三组铜导线编号为a、b、c；
18、另取两根铜导线，每个智能混凝土点电极上分别插有一根铜导线，并将铜导线的另一端引出；将两个智能混凝土点电极上的铜导线视为一组，编号为d；
19、另取两根铜导线，在智能混凝土环状条带上任意直径与圆弧相交的位置取两点，每个点上分别插有一根铜导线，并将铜导线的另一端引出；将智能混凝土环状条带上的两根铜导线视为一组，编号为e。
20、优选地，所述s6中智能混凝土直线条带上铜导线间电阻率变化规律的测量方法如下：
21、通过压力机对智能混凝土检测器件施加不同方向、不同大小的外力，分别测量不同外力对应的编号a、b、c各组中成对铜导线间的电阻值，得出三个方向上智能混凝土直线条带电阻率随外力改变的变化规律，进而计算出每条智能混凝土直线条带电阻与其所受外力之间关系的初始参数值。
22、还优选地，所述s8中待检混凝土构件整体在x、y、z三个方向上所受到的实际应力大小具体换算方法如下：
23、根据电阻与其所受应力大小的关系式：
24、s＝ar+b；
25、其中，r为待检混凝土构件的电阻值，a、b为s6中得到的初始参数值，s为应力；
26、结合s6中得到的灵敏度值，可以换算得出待检混凝土构件沿x、y、z三个方向所受到的实际应力的具体数值。
27、还优选地，所述s8中智能混凝土点电极铜导线间的电阻率变化规律测量方法如下：
28、通过压力机对s7中的待检混凝土构件施加不同方向、不同大小的外力，测得不同外力对应的编号d中成对铜导线间的电阻值，进而得到智能混凝土点电极电阻率随外力改变的变化规律。
29、进一步优选地，s8中所述待检混凝土构件整体的损伤状态分为以下三种情况：
30、若智能混凝土点电极上的两根铜导线间的电阻率与s6中所得到的智能混凝土点电极电阻率初始值之间的变化范围在±0.1％以内时，则表明智能混凝土基底无损伤，即待检混凝土构件处于无损伤阶段；
31、若智能混凝土点电极上的两根铜导线间的电阻率与s6中所得到的智能混凝土点电极电阻率初始值之间的变化范围大于0.1％小于等于5％时，则表明智能混凝土基底出现细小损伤，即待检混凝土构件处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述高电阻率的取值范围＞10000Ω·m；低电阻率的取值范围≤10000Ω·m。
3.根据权利要求1所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，S1中所述智能混凝土基底的材料配比为水泥：砂子：水：石墨烯：超塑化剂＝1～1.5：2.5～3：0.4～0.6：0.0025～0.01：0.0025～0.01；
4.根据权利要求1所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，S3中所述铜导线的具体插装位置如下：
5.根据权利要求4所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述S6中智能混凝土直线条带上铜导线间电阻率变化规律的测量方法如下：
6.根据权利要求5所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述S8中待检混凝土构件整体在X、Y、Z三个方向上所受到的实际应力大小具体换算方法如下：
7.根据权利要求4所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述S8中智能混凝土点电极铜导线间的电阻率变化规律测量方法如下：
8.根据权利要求7所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，S8中所述待检混凝土构件整体的损伤状态分为以下三种情况：
9.根据权利要求4所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述S8中智能混凝土环状条带上铜导线间的电阻率变化规律测量方法如下：
10.根据权利要求9所述的利用3D打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，S8中所述待检混凝土构件整体的体积变形状态分为以下三种情况：
...【技术特征摘要】
1.一种利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述高电阻率的取值范围＞10000ω·m；低电阻率的取值范围≤10000ω·m。
3.根据权利要求1所述的利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，s1中所述智能混凝土基底的材料配比为水泥：砂子：水：石墨烯：超塑化剂＝1～1.5：2.5～3：0.4～0.6：0.0025～0.01：0.0025～0.01；
4.根据权利要求1所述的利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，s3中所述铜导线的具体插装位置如下：
5.根据权利要求4所述的利用3d打印技术的智能混凝土受力损伤检测方法，其特征在于，所述s6中智能混凝土直线条带上铜导线间电阻率变化规律的测量方法如下：
【专利技术属性】
技术研发人员：王仕俊，李娜，田云飞，杨晶，林璐，张海龙，李贺佳，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：
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