一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置及试验方法

本发明涉及混凝土裂缝检测的，具体来说涉及一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置及试验方法。

背景技术：

1、作为全球建筑行业中被广泛使用的材料，混凝土在服役时间不断延长后，由于外部荷载等原因，其结构内部和表面会逐渐出现微小裂缝。这些微小裂缝会进一步扩展并对整体结构性能产生影响，因此为了建筑物的运行与结构安全需要及时对产生的裂缝进行修复。

2、传统人工修复、检测建筑物裂缝耗时，耗力，且运行维护成本高昂，微生物自修复混凝土不仅能够在裂缝出现时，主动进行裂缝修复，而且微生物矿化沉积生成的产物为碳酸钙，与混凝土材料具有良好的相容性以及环境友好性，符合绿色环保的工程建设理念。且对于提高混凝土结构的耐久性和安全性具有非常重要的意义，但合理调控修复过程所需的微生物浓度，需实时监控微生物的生长情况与分布动态以及与混凝土裂缝的交互情况，但现有装置技术无法很好的解决问题。

3、因此，现亟需一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置及试验方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置及试验方法，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，包括试验平台及设于其上的试件箱，所述试件箱上端安放摄像装置，所述摄像装置与外置计算机相连，所述试件箱下端通过位于试验平台上的透水孔与出水管连接，所述出水管管身设有阀门，所述试验平台下方设有集水箱，所述集水箱一侧与供水管出水端相连，所述试件箱侧壁与输水管出水端相连，所述输水管进水端从集水箱顶部敞口伸入集水箱内腔，所述输水管管线上设有水泵，所述试验平台上试件箱一侧设有溶液输送系统，所述溶液输送系统后侧平台上设有超声波脉冲装置。

3、优选地，所述试件箱顶端架设有滑轨，所述滑轨嵌合在滑动槽中，所述滑轨通过两端的螺栓配合螺母控制，滑轨上嵌设有摄像装置，所述试件箱内部设有加热器与温度计，所述试件箱两端侧壁上设有通风孔。

4、优选地，所述加热器嵌合在吸附于试件箱内部的固定器上，所述加热器电源插头通过通风孔与外部电源相连，所述温度计固定于试件箱侧壁上。

5、优选地，所述试件箱底板上方设有透水板，所述透水板为多孔玻璃结构，所述试件箱底板设孔与透水孔相通。

6、优选地，所述溶液输送系统包括支架，梨形瓶和输液管，所述支架固定在试验平台上，所述支架上端与梨形瓶相连，所述输液管一端与梨形瓶底部出水口相连，所述输液管另一端穿过试验平台伸入集水箱，所述输液管与梨形瓶连接处设有流速控制阀。

7、优选地，所述试验平台上放置有水位控制装置，所述水位控制装置通过电线与水泵和水位开关相连接，所述输水管靠近试件箱一端设有调节截止阀。

8、优选地，所述摄像装置包括摄像座，转动盘，红外线灯灯，摄像镜头，所述摄像座上端与伸缩杆相连接，所述转动盘下端设有凹槽，所述凹槽中设有两个红外线灯。

9、优选地，所述集水箱内部底板上设有搅拌器，所述搅拌器受内置电机控制。

10、优选地，所述超声波脉冲装置包括显示器，支撑平台和平面换能器，所述支撑平台设置在试验平台上，所述显示器设置在支撑平台上，所述显示器与平面换能器通过线路相连。

11、另外，本发明还公开了上述实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置的试验方法，它包括以下步骤：

12、s1:试件布置，将预制裂缝的含有微生物修复剂的混凝土试件，从试件箱的上端放置在试件箱内部的透水板上，各试件每隔2cm设置一个观测点；

13、s2:在养护期间，配置所需浓度的营养物质和反应底物溶液，并用溶液输送系统在试件从干养护转换为湿养护的期间将溶液加入到集水箱中;

14、s3:打开供水管，向集水箱中注水，通过集水箱内部左侧的刻度尺读取水位，根据集水箱尺寸计算体积，当达到所需水位体积，关闭供水管；打开输水管处调节截止阀，打开水位控制器，同时启动水泵，将水输送到试件箱中，水位到达水位开关处，水泵关闭，停止供水，拧紧输水管处的调节截止阀。

15、s4:根据试验养护条件设置水温，设置加热器上的温度为t，此加热器可以进行恒温加热而且温度精准度在±1℃以内，然后打开靠近试件箱内部下端的温度计，观察水温是否在设定的养护范围内，湿养护12h后，打开出水管上阀门，再对试件进行12h的干养护，并以此进行干湿循环养护。

16、s5：将微生物混凝土养护至一定龄期后，首先对摄像装置的镜头进行调焦，设定到制定放大倍数，对混凝土裂缝进行拍照，并上传照片至计算机，然后计算观测点的闭合率；

17、s6：然后继续调整镜头倍数，对混凝土裂缝进行拍照，上传照片至计算机，通过image j软件对裂缝区的图片进行处理，计算裂缝面积修复率；

18、s7：监测的龄期时，将平面换能器分别置于裂缝表面的两侧，启动超声波脉冲装置；

19、s8：对所得数据进行进一步处理，包括如下步骤：

20、s8-1：选取7d，27d，90d裂缝面积修复率和超声波脉冲速度这两类修复指标的数据；

21、s8-2：选定置信区间为95%，计算两组数据的spearman相关系系数rs；

22、s8-3：当样本数据（n≤30时）查斯皮尔曼相关系数临界值表来对比，计算所得的相关系数rs必须大于等于表中的临界值，才能得出显著的结论，样本数据（n>30）时，大样本情况下，近似认为,计算检验值，把检验值带入到正态分布函数求出p值，并把求出的p值与0.05对比；

23、s8-4：得出结论并进行分析。

24、本发明有如下有益效果：

25、1.本发明中设置有高精度的摄像装置，配合转盘和放置在凹槽中的红外线灯能精确定位微生物混凝土裂缝位置，可以实时的进行拍照，并将图片上传计算机，由软件分析出混凝土的裂缝修复情况；

26、2.本发明通过加热器设置恒定温度，能很好的调控微生物混凝土的养护温度；

27、3.本发明通过水泵，水位开关和水位控制器，能够供水直至覆盖混凝土裂缝时停止供水，并通过配合出水管能实现对微生物混凝土的干湿循环养护；

28、4.本发明中试件箱上端开口，且左右两端设置通风洞模拟微生物混凝土的自然养护条件；

29、5.本发明通过溶液输送系统，可以在养护期间定期向水中加入定量的营养物质和反应底物溶液，并且可以通过溶液输送系统添加溶液来模拟贴近自然大江或海洋的养护条件；

30、6.本发明通过安置在集水箱中的搅拌器可以使加入到集水箱中的溶液均匀分布；

31、7.本发明通过摄像装置与超声波脉冲装置的配合使用能够很好监测出微生物混凝土裂缝宽度修复情况，面积修复情况与裂缝深度修复情况，从而可以表征出微生物混凝土裂缝密实度修复情况。

技术特征：

1.一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，包括试验平台（1）及设于其上的试件箱（2），其特征在于：所述试件箱（2）上端安放摄像装置（3），所述摄像装置（3）与外置计算机（10）相连，所述试件箱（2）下端通过位于试验平台（1）上的透水孔（1.1）与出水管（1.2）连接，所述出水管（1.2）管身设有阀门（1.3），所述试验平台（1）下方设有集水箱（11），所述集水箱（11）一侧与供水管（4）出水端相连，所述试件箱（2）侧壁与输水管（5）出水端相连，所述输水管（5）进水端从集水箱（11）顶部敞口伸入集水箱（11）内腔，所述输水管（5）管线上设有水泵（5.1），所述试验平台（1）上试件箱（2）一侧设有溶液输送系统（6），所述溶液输送系统（6）后侧平台上设有超声波脉冲装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述试件箱（2）顶端架设有滑轨（2.1），所述滑轨（2.1）嵌合在滑动槽（2.2）中，所述滑轨（2.1）通过两端的螺栓配合螺母控制，滑轨（2.1）上嵌设有摄像装置（3），所述试件箱（2）内部设有加热器（2.3）与温度计（2.4），所述试件箱（2）两端侧壁上设有通风孔（2.7）。

3.根据权利要求2所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述加热器（2.3）嵌合在吸附于试件箱（2）内部的固定器（2.6）上，所述加热器（2.3）电源插头通过通风孔（2.7）与外部电源相连，所述温度计（2.4）固定于试件箱（2）侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述试件箱（2）底板上方设有透水板（2.5），所述透水板（2.5）为多孔玻璃结构，所述试件箱（2）底板设孔与透水孔（1.1）相通。

5.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述溶液输送系统（6）包括支架（6.1），梨形瓶（6.2）和输液管（6.3），所述支架（6.1）固定在试验平台（1）上，所述支架（6.1）上端与梨形瓶（6.2）相连，所述输液管（6.3）一端与梨形瓶（6.2）底部出水口相连，所述输液管（6.3）另一端穿过试验平台（1）伸入集水箱（11），所述输液管（6.3）与梨形瓶（6.2）连接处设有流速控制阀（6.4）。

6.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述试验平台（1）上放置有水位控制装置（8），所述水位控制装置（8）通过电线与水泵（5.1）和水位开关（9）相连接，所述输水管（5）靠近试件箱（2）一端设有调节截止阀（5.2）。

7.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述摄像装置（3）包括摄像座（3.1），转动盘（3.2），红外线灯（3.3），摄像镜头（3.4），所述摄像座（3.1）上端与伸缩杆（3.5）相连接，所述转动盘（3.2）下端设有凹槽（3.2.1），所述凹槽（3.2.1）中设有两个红外线灯（3.3）。

8.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述集水箱（11）内部底板上设有搅拌器（11.1），所述搅拌器（11.1）受内置电机控制。

9.根据权利要求1所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，其特征在于：所述超声波脉冲装置（7）包括显示器（7.1），支撑平台（7.2）和平面换能器（7.3），所述支撑平台（7.2）设置在试验平台（1）上，所述显示器（7.1）设置在支撑平台（7.2）上，所述显示器（7.1）与平面换能器（7.3）通过线路相连。

10.一种权利要求1至9任一项所述的一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置的试验方法，其特征在于：它包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种实时监测的微生物混凝土裂缝自修复装置，包括试验平台及设于其上的试件箱，所述试件箱上端安放摄像装置，所述摄像装置与外置计算机相连，所述试件箱下端通过位于试验平台上的透水孔与出水管连接，所述出水管管身设有阀门，所述试验平台下方设有集水箱，所述集水箱一侧与供水管出水端相连，所述试件箱侧壁与输水管出水端相连，所述输水管进水端从集水箱顶部敞口伸入集水箱内腔，所述输水管管线上设有水泵，所述试验平台上试件箱一侧设有溶液输送系统，所述溶液输送系统后侧平台上设有超声波脉冲装置。本发明实现在恒温环境下，实时监测裂缝修复情况，并通过检测裂缝深度修复情况，实现实时分析不同龄期微生物混凝土裂缝修复效果。技术研发人员：孟永东,王宇堃,蔡征龙,徐晓蔚,丁毅,胡世燃,邓梦飞,刘子豪,张亚龙受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16