1.水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,在待监测道路上设置有水泥路面内部裂缝监测系统,所述的水泥路面内部裂缝监测系统包括水泥基压电智能骨料、信号发生器、电荷放大器和示波器;其中,水泥基压电智能骨料埋设在水泥面层底部,每两个相邻水泥基压电智能骨料分别与信号发生器和电荷放大器电连接,示波器与电荷放大器连接,每两个相邻的水泥基压电智能骨料之间传播信号波;
所述的水泥基压电智能骨料包括水泥基压电材料和导电材料;其中,水泥基压电材料包括以下质量份数的原料:50~60份陶瓷微粉、25~35份环氧树脂和15~25份水泥,总质量份数为100份;
该道路的裂缝宽度通过式(1)来确定,
式中,wi表示待监测道路上第i个智能骨料和与之相邻的智能骨料之间路面内部的裂缝宽度,单位为mm,i=1,2,...,m,m为待监测道路上的智能骨料的个数;
表示路面未经加载前,向第i个智能骨料发射第t个信号时,与之相邻的智能骨料的输出信号幅值,mV; 表示路面经过加载后,向第i个智能骨料发射第t个信号时,与之相邻的智能骨料的输出信号幅值,mV;t=1,2,...,n,n表示发射的信号的个数。
2.如权利要求1所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1:将智能骨料等间距均匀埋置在水泥路面底部,两相邻骨料之间间隔为1~1.5m,并将智能骨料的导线延伸至行车道或者路肩的外部,分别用于与信号发生器和电荷放大器连接;
步骤2:在路面未经加载前,将第i个智能骨料与信号发生器相连,与之相邻的第i+1个智能骨料与电荷放大器相连,通过信号发生器向第i个智能骨料依次发射n个不同幅值的信号,获得第i+1个智能骨料的输出信号幅值,分别为步骤3:在路面经过多次加载后,将第i个智能骨料与信号发生器相连,与之相邻的第i+
1个智能骨料与电荷放大器相连,通过信号发生器向第i个智能骨料依次发射n个不同幅值的信号,获得第i+1个智能骨料的输出信号幅值,分别为步骤4:利用公式(1)计算两个相邻智能骨料之间的裂缝宽度wi。
3.如权利要求1所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,该智能骨料还包括防水层、封装层和用于传输信号的导线;其中,水泥基压电材料与导电材料粘结混合形成核心,防水层涂覆在该核心的外部,封装层设置在最外层;导线一端与该核心连接,另一端穿过防水层和封装层延伸在外面。
4.如权利要求3所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,封装层中包括以下质量份数的原料:10~30份水泥、30~40份环氧树脂、10~20份集料和15~25份矿粉,总质量份数为100份。
5.如权利要求3所述的水泥路面内部裂缝宽度确定方法,其特征在于,所述的防水层材质为硅胶或聚氨酯树胶。
6.水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,待监测路面上设置有水泥路面内部裂缝监测系统;所述的水泥路面内部裂缝监测系统包括水泥基压电智能骨料、信号发生器、电荷放大器和示波器;其中,水泥基压电智能骨料埋设在水泥面层底部,每两个相邻水泥基压电智能骨料分别与信号发生器和电荷放大器电连接,示波器与电荷放大器连接,每两个相邻的水泥基压电智能骨料之间传播信号波;
所述的水泥基压电智能骨料包括水泥基压电材料和导电材料;其中,水泥基压电材料包括以下质量份数的原料:50~60份陶瓷微粉、25~35份环氧树脂和15~25份水泥,总质量份数为100份;
该确定方法具体为:
待判断路面出现裂缝后,对路面施加载荷,首先使载荷位于第i个智能骨料的正上方,然后以该位置为起点使载荷沿着行车方向以匀速移动,获得第i个智能骨料产生的电压Vi,绘制Vi随载荷移动距离S的变化曲线,曲线出现突变处即为裂缝位置。
7.如权利要求6所述的水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,该智能骨料还包括防水层、封装层和用于传输信号的导线;其中,水泥基压电材料与导电材料粘结混合形成核心,防水层涂覆在该核心的外部,封装层设置在最外层;导线一端与该核心连接,另一端穿过防水层和封装层延伸在外面。
8.如权利要求7所述的水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,封装层中包括以下质量份数的原料:10~30份水泥、30~40份环氧树脂、10~20份集料和15~25份矿粉,总质量份数为100份。
9.如权利要求7所述的水泥路面内部裂缝位置确定方法,其特征在于,所述的防水层材质为硅胶或聚氨酯树胶。