ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ БЕТОНА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для получения данных о деформациях бетона при динамических испытаниях преднапряженных железобетонных конструкций.
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, и она позволяет проводить измерения на поверхности испытуемых образцов, но такая конструкция не учитывает влияние перепадов температуры на показания тензорезисторов и не защищена от внешних воздействий в процессе подготовки испытания.
За прототип принят тензодатчик по патенту РФ на полезную модель №62234. 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 через многожильный кабель, 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. Кроме того тензорезистор 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.
Данная конструкция тензодатчика позволяет повысить готовность к испытаниям тензорезисторов на арматуре после изготовления железобетонной конструкции, а также увеличить живучесть тензодатчика в процессе испытания конструкции, и получать достоверные значения деформации арматурного стержня во время динамических испытаний. Но такая конструкция используется внутри железобетонного элемента, а не на поверхности бетона, и при такой конструкции влияние температуры на показания тензорезисторов не могут быть скомпенсированы и становится невозможным оценить деформации бетона в процессе длительного деформирования преднапряженной железобетонной конструкции. Из-за
влияния температуры возникают погрешности в измерении, что снижает достоверность проводимых исследований.
Задача полезной модели - оценить деформацию бетона в процессе длительного деформирования преднапряженных железобетонных конструкций, тем самым расширить диапазон исследований, как в статических, так и в динамических режимах испытаний, а также повысить достоверность производимых исследований. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в исключении влияния температуры и получении достоверного значения деформации бетона в процессе длительного деформирования преднапряженного железобетонного элемента, а также в процессе динамического испытания железобетонной конструкции.
Задача решена следующим образом: общим с прототипом является то, что тензометрическое устройство для измерения деформаций бетона железобетонных конструкций содержит рабочий тензорезистор, включающий чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, которая закреплена с помощью клея на исследуемом железобетонном образце, изолированные провода, выводы которых спаяны с согнутыми в виде гармошки выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, и через многожильный кабель подключены к измерительной системе, изоляционную подложку в месте спайки выводов проводов и решетки.
Но в отличие от прототипа это устройство: дополнительно содержит диэлектрическую прокладку, наклеенную непосредственно на бетоне исследуемого образца, жесткую металлическую подложку, наклеенную на диэлектрическую прокладку, и компенсационный тензорезистор, который, как и рабочий, содержит чувствительный элемент в виде решетки, изолированные провода, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора и через многожильный кабель подключены к
измерительной системе, и изоляционную подложку в месте спайки выводов проводов и решетки, при этом рабочий тензорезистор наклеен непосредственно на бетон исследуемого образца, а компенсационный тензорезистор приклеен на жесткую металлическую подложку, помимо этого оба тензорезистора накрыты термоизоляционной крышкой и подключены к измерительной системе по полумостовой схеме.
В ходе подготовки к испытанию преднапряженного железобетонного элемента кроме воздействия влаги, во время бетонирования образца; деформаций в процессе изготовления и транспортировки экспериментального образца; влияния усадочных трещин в бетоне; происходит температурный дрейф деформаций бетона в процессе деформирования предварительно напряженной железобетонной конструкции. Это снижает точность определения измеренных значений деформаций в предварительно напряженной железобетонной конструкции.
При деформировании конструкции, чувствительный элемент рабочего тензорезистора деформируется, а измерительная система через выводы чувствительного элемента фиксирует показания разбаланса полумоста при сжатии (растяжении) рабочего тензорезистора при недеформируемом компенсационном тензорезисторе и одинаковом сжатии (растяжении) рабочего и компенсационного тензорезисторов при изменении температуры внутри образца, что обеспечивает термокомпенсацию измеряемых значений деформаций. Таким образом, исключается влияние температуры на итоговые показания измерительной системы, тем самым повышается достоверность полученных результатов.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведен общий вид предлагаемого тензометрического устройства.
На бетоне железобетонного образца 1, на специально подготовленной площадке 2, закреплен рабочий тензорезистор. Тензорезистор, состоит из чувствительного элемента 3 и диэлектрической основы 4. Выводы чувствительного элемента 5, на изоляционной подложке
6 припаяны к проводам 7. Компенсационный тензорезистор имеет аналогичную конструкцию, он включает чувствительный элемент 3, приклеенный на диэлектрическую основу 4. Выводы чувствительного элемента 5 припаяны к изолированным проводам 7, но компенсационный тензорезистор установлен на жесткую металлическую подложку 8, которая, в свою очередь, приклеена к диэлектрической прокладке 9, выполненной, например, из паралона или пенопласта. Диэлектрическая прокладка 9 закреплена клеем непосредственно на бетоне исследуемого образца. Оба тензорезистора закрыты термоизоляционной крышкой 10. Провода 7 подключены к измерительной системе MIC 11 через многожильный кабель 12 по полумостовой схеме. Термоизоляционная крышка 10 может быть выполнена, например, из полиэтилена.
Для получения данных о деформировании бетона исследуемого преднапряженного железобетонного образца во время динамического испытания рабочий и компенсационный тензодатчики подключаются к многоканальной измерительной системе 11, через многожильный кабель 12 по полумостовой схеме.
При деформировании конструкции, чувствительный элемент 3 рабочего тензорезистора деформируется, а измерительная система 11 через выводы чувствительного элемента 5 фиксирует показания разбаланса полумоста при сжатии (растяжении) рабочего тензорезистора при недеформируемом компенсационном тензорезисторе и одинаковом сжатии (растяжении) рабочего и компенсационного тензорезисторов при изменении температуры внутри образца, что обеспечивает термокомпенсацию измеряемых значений деформаций. Таким образом, исключается влияние температуры на итоговые показания измерительной системы, тем самым повышается достоверность полученных результатов.