ТЕНЗОДАТЧИК

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для получения данных о деформациях арматурного стержня внутри железобетонной конструкции при динамических испытаниях.
Известен многоэлементный тензорезистор по авт. св. СССР на изобретение 1786932, который может быть использован для определения деформаций конструкции при ее нагружении. Он содержит два, три или четыре однонаправленных тензорезистора, каждый из которых имеет проволочную чувствительную решетку и диэлектрическую основу, а также выводные проводники, подключенные к многожильному соединительному кабелю. Кроме того, используются диэлектрические подложки разъема и приемника. Вся конструкция через коммутатор подсоединена к многоканальной измерительной аппаратуре. С целью увеличения точности измерения, каждый тензорезистор выполнен из двух участков, разделенных промежутком в зоне пересечения продольных осей, а оба участка соединены последовательно. Хотя эта известная конструкция обладает повышенной точностью измерений деформаций, но она позволяет проводить измерения на поверхности испытуемых образцов, но не позволяет исследовать деформации внутри железобетонного элемента, в частности проводить экспериментальные исследования с изучением деформаций арматурного стержня внутри железобетонного элемента при кратковременном динамическом нагружении.
За прототип принят тензодатчик из книги Н.П.Факеев «Руководство к лабораторно-практическим работам по испытанию строительных конструкций и сооружений», Томский университет, 1977 г., стр. 51-52, 90-98, рис.2.2; 2.4а. Тензодатчик состоит из проволочного тензорезистора, включающего чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на
диэлектрическую основу, которая закреплена на исследуемом образце из металла с помощью клея, пару изолированных проводов, предназначенных для соединения тензорезистора с измерительной системой, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, подложку из изоляционного материала, закрепленную на исследуемом образце под выводами решетки и изолированных проводов в месте их спайки, защитное покрытие для тензорезистора, выводов решетки и выводов изолированных проводов. Защитное покрытие выполнено из расплавленного воска или парафина, а подложка выполнена в виде полоски конденсаторной бумаги.
Но такой тензорезистор без дополнительных устройств не обеспечит получение информации о деформациях арматурного стержня внутри железобетонной конструкции, поскольку в ходе подготовки к испытанию, при бетонировании образца, на тензорезистор воздействует ряд внешних факторов, в частности влага, а при динамическом нагружении такой датчик быстро выйдет из строя, в связи с малой подвижностью выводов тензорезистора и проводников, соединяющих датчик с измерительной системой, которые могут прийти в негодность во время изготовления и подготовки к испытанию.
Задача полезной модели - расширить диапазон динамических исследований железобетонных конструкций. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в увеличении живучести датчика (ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике) и получении достоверного значения деформации арматурного стержня железобетонного элемента в процессе всего динамического испытания.
Задача решена следующим образом: общим с прототипом является то, что тензодатчик, содержит проволочный тензорезистор, включающий чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, которая закреплена с помощью клея на исследуемом образце из металла, пару изолированных проводов,
предназначенных для соединения тензорезистора с измерительной системой, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, подложку из изоляционного материала, закрепленную на исследуемом образце под выводами решетки и изолированных проводов в месте их спайки, защитное покрытие для тензорезистора, выводов решетки и выводов изолированных проводов.
Но в отличие от прототипа это устройство: дополнительно содержит трубку из поливинилхлорида для размещения в ней пары изолированных проводов, тензорезистор расположен внутри железобетонной конструкции, при этом диэлектрическая основа приклеена к арматурному стержню, выводы решетки согнуты в виде гармошки, подложка выполнена из липкой ленты, а защитное покрытие - из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент, в процентном соотношении 55:15:30. В частных случаях подложка заявляемого тензодатчика выполнена из двух слоев скотча, а на арматурном стержне прочной нитью закреплена трубка, в которой помещены изолированные провода. Кроме того, выводы проводников с другой стороны (вторые выводы) герметизируются при помощи полиэтиленовой пленки.
В ходе подготовки к испытанию железобетонного образца тензорезисторы, закрепленные на арматурном стержне могут быть подвергнуты влиянию следующих факторов:
- воздействию влаги, во время бетонирования образца;
- деформации за счет возможной деформации арматурного стержня в процессе изготовления и транспортировки экспериментального образца;
- влиянию усадочных трещин в бетоне.
Поскольку пара изолированных проводов помещена в поливинилхлоридовую трубку, которая при помощи нити жестко закреплена на арматурном стержне, то это позволяет проводам перемещаться внутри трубки во время бетонирования транспортировки и
испытания образца, и одновременно обеспечивает надежное соединение с измерительной аппаратурой. Поскольку выводы тензорезистора согнуты в виде гармошки, то это позволяет им растягиваться вплоть до окончания испытания, и тем самым повысить срок службы тензодатчика. Защитное покрытие из раствора эпоксидной смолы, отвердителя и цемента в процентном соотношении 55:15:30 обладает достаточной прочностью и надежно защищает тензодатчик. Авторами экспериментально установлено, что при таком соотношении компонентов одновременно с достаточной прочностью достигается необходимая вязкость раствора для удобной его укладки. Герметизированные вторые выводы изолированных проводов защищены от воздействия влаги во время изготовления образца для испытаний. Два слоя скотча достаточны для эффективной изоляции выводов от металлического арматурного стержня.
Предложенная конструкция тензодатчика позволила повысить готовность к испытаниям тензорезисторов на арматуре после изготовления железобетонной конструкции с 40-60% до 95-100%, а также увеличить живучесть (согласно ГОСТ 27.002-89) тензодатчика в процессе испытания конструкции до 50%, и получать достоверные значения деформации арматурного стержня во время динамических испытаний.
Полезная модель пояснена чертежом. На котором приведен общий вид предлагаемой технологии установки тензодатчика.
На арматурном стержне 1, на площадке 2, закреплен тензодатчик. Тензодатчик, состоит из чувствительного элемента 3 и диэлектрической основы 4, а в месте выводов имеется диэлектрическая подложка в виде двух слоев липкой ленты, например скотча 5, возможно выполнение подложки из другой, обладающей изоляционными свойствами ленты. Изолированные провода 6, находятся в поливинилхлоридовой трубке 7. Выводные проводники 6 припаяны с одной стороны к выводам 8 чувствительного элемента 3, а с другой стороны защищены от воды при помощи полиэтиленовой пленки 9. Поливинилхлоридовая трубка 7,
прочно закреплена к арматурному стержню 1, нитью 10. Вся конструкция герметизирована раствором эпоксидной смолы, отвердителя и цемента 11. Изолированные провода 6 подсоединены к измерительной системе 12 через многожильный кабель 13.
Тензодатчик устанавливают следующим образом. На арматурном стержне 1 подготавливается площадка 2 для наклейки тензодатчика. Во избежание замыкания выводов тензодатчика, состоящего из чувствительного элемента 3 и диэлектрической основы 4, на арматурный стержень 1, в месте выводов, приклеивается диэлектрическая подложка в виде двух слоев липкой ленты (скотча) 5. Изолированные провода 6 пропускаются в поливинилхлоридовую трубку 7. Они припаиваются с одной стороны к выводам 8 чувствительного элемента, а с другой стороны герметизируются от воды при помощи полиэтиленовой пленки 9. После припайки поливинилхлоридовая трубка 7 прочно приматывается к арматурному стержню 1 нитью 10. Затем вся конструкция герметизируется и защищается при помощи раствора эпоксидной смолы, отвердителя и цемента 11.
Для получения данных о напряженно-деформированном состоянии арматурного стержня экспериментального образца во время испытания тензодатчик подключается к многоканальной измерительной системе 12 через многожильный кабель 13.