一种具备传感功能的压电土工加筋带及其批量制备方法

1.本发明涉及一种压电土工加筋带，还涉及一种具备传感功能的压电土工加筋带，以及一种具备传感功能的压电土工加筋带的制备方法。


背景技术：

2.土体内部稳定性监测是工程安全的重要一环，随着材料学科的发展和技术的进步，突破土工材料功能单一化、实现监测-加固一体化的边坡处理技术在近年来逐渐受到重视。边坡安全监测作为公路、铁路、矿坑等设施正常运维的根本保证，其破坏时间的预测和阈值设定都需要以科学的监测数据为基础。路基、边坡等土体的破坏是一个渐进性累积的过程，只有在内部损伤发展到一定程度时，外部变形指标才会有明显的变化，然而土体内部的破坏活动往往难以从表面直接观测到，一旦形成滑坡事故，可能伴随着巨大的经济损失和人员伤亡。因此对土体进行加筋加固并对早期土体内部损伤进行监测对坡体结构的使用安全具有重要意义。
3.在边坡安全监测方面，目前较为先进的监测有全球导航卫星系统(gps)、地面激光扫描(tls)、合成孔径雷达干涉测量(sar)等，但本质上依旧是通过对边坡外部变形进行监测实现边坡整体健康评估，对土体内部早期的隐蔽性损伤问题依旧难以通过直接有效的方式测量，评估结果存在滞后性。
4.测斜仪、沉降仪、时域反射技术(tdr)、光纤布拉格光栅(fbg)监测技术等虽然结合了土体内部的损伤状况，但仅能通过对土体局部损伤的识别判断其健康状态，本质上为布点式监测，无法对边坡整体做出有效覆盖，对全范围内边坡的安全状况做出精准评估的能力有限。基于上述问题，具备分布式边坡土内部损伤信息俘获能力的监测手段具有重要意义。
5.滑坡、地面塌陷等破坏往往由土体损伤在加筋土内部早期累积所导致，因此在破坏早期对加筋复合地基内部形变进行量化输出，对土体灾害的前兆识别具有重要作用。前通常使用附加传感器的方式对加筋土内部应变或损伤进行监测，但这种监测方式无法做到全范围内监测，且附加传感器的监测手段使整体结构趋于笨重且易损坏。因此制备一种具备分布式传感能力的土工加筋材料对土体内部早期损伤的俘获及加筋土复合地基设计的简化具有重要意义。
6.常规的压电复合材料制备方法，采用实验室内人工硫化混合，混合后呈液体原料需要放入模具内烘干固化，压电复合材料芯的尺寸受模具大小的影响，尺寸固定无法与加固土体的加筋带相结合。压电复合材料烘干固化的过程较长，存在工作效率低的问题。烘干固化后的材料需要分段进行极化，无法进行批量化的生产无法进行批量化生产，但土工加筋材料作为一种需要大面积、高密度应用的复合材料，在工程上的批量化应用需要实现快速制备的手段。


技术实现要素：

7.鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具备传感功能的压电土工加筋带及其制备方法。该土工加筋带通过压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料及导电炭黑混合直接制备直接制备成固体状压电材料芯，大大节约了工作时间，同时可批量生产，提高工作效率。
8.本发明是采取如下技术方案来完成的：一种具备传感功能的压电土工加筋带，压电土工带包括压电复合材料芯、导电电极和绝缘防水封装，所述导电电极的正极端接正极导线，导电电极的负极端接负极导线，所述压电复合材料芯由压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑组成。
9.进一步的，所述压电陶瓷颗粒质量分数为60％-85％，压电陶瓷粉末粒径不大于0.1mm，所述聚合物基体材料质量分数为15％-40％，所述导电炭黑质量分数为0.5％-2％。
10.上述一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，步骤如下，
11.(1)将压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑母粒三者搅拌混合；
12.(2)将上述混合后的材料加入螺杆挤出设备的加料斗中，并控制螺杆挤出设备加热区域的温度和控制螺杆转速，在螺杆挤出设备内将三种材料融化并混合一体；
13.(3)混合后材料经螺杆挤出设备的出料口挤出并呈带状挤出料，再牵引至冷却系统；
14.(4)带状挤出料通过冷却系统进行冷却，再经牵引滚轮接入极化处理系统；
15.(5)带状挤出料进入极化处理系统的油槽内，并穿过正极极化电极与负极极化电极中间电场进行极化处理，极化完成后输出极化处理系统；
16.(6)极化完成后的带状挤出料使用乙醇清洗，去除其表面残留的油浴用油，上下表面分段对称粘贴电极和导线后，套接封装套管，进入封装设备；
17.(7)套接有封装套管的带状挤出料由封装滚轮牵引进入多级电热腔室，分别经由挤压滚轮至少两次挤压，使内部结构与外封装在加热结束初期紧密贴合，封装完成，得到的压电传自传感土工带。
18.进一步的，极化处理系统包括油槽、恒温油浴设备、可调速的滚轮牵引系统和高压极化设备，所述油槽内设有油浴用油，所述高压极化设备置于油槽内，所述恒温油浴设备控制油浴用油的温度并确保油浴用油的恒温，所述可调速的滚轮牵引系统将带状挤出料传输至油槽内并进入高压极化设备进行极化处理，极化完成后再由可调速的滚轮牵引系统传输离开极化处理系统。
19.进一步的，高压极化设备包括正极极化电极、负极极化电极和高压极化电压控制装置，所述正极电极和负极电极之间具有供带状挤出料穿过的空间，高压极化电压控制装置分别通过导线与正极极化电极和负极极化电极连接，通过高压极化电压控制装置控制极化电场的强度。
20.进一步的，所述恒温油浴设备包括油浴用油循环系统和油浴用油电热系统，所述油浴用油循环系统包括循环泵和循环泵控制系统，所述油浴用油电热系统包括金属电热管元件和电热管元件温度调节装置，所述油浴用油电热系统控制油浴用油的温度，油浴用油循环系统控制油槽内油浴用油的温度的均衡。
21.进一步的，可调速的滚轮牵引系统包括油槽牵引滚轮和油槽滚轮转速调节装置，
油槽滚轮转速调节装置控制油槽滚的启动和转速，所述油槽牵引滚轮包括至少两组上油槽牵引滚轮和至少两组下油槽牵引滚轮，所述下油槽牵引滚轮置于油槽内并分别位于高压极化设备两侧，所述上油槽牵引滚轮分别位于油槽进口处和油槽出口处。
22.进一步的，封装设备包括该系统包括封装牵引滚轮、挤压滚轮、封装牵引滚轮转速调节装置、电热模块，所述电热模块包括多级电热腔室、温度调节装置，刚套上热缩管的试样在牵引滚轮牵引作用下通过多级电热腔室，在多级电热腔室内分别经由挤压滚轮一次挤压与二次挤压，使内部结构与外封装在加热结束初期紧密贴合，最终得到压电传自传感土工带。
23.进一步的，所述循环冷却系统包括冷却池、传输系统和冷却水循环系统，所述传输系统包括上冷却辊组和下冷却辊，下冷却辊置于冷却池内，冷却水循环系统包括冷却水抽水泵、第一传输管道和第二传输管道，冷却水抽水泵设于第一传输管道末端并置于冷却池内，第一传输管道的前端部延伸至上冷却辊组一侧，第二传输管道前端位于冷却辊组另一侧，第二传输管道末端设有出水口并伸入冷却池，所述冷却池外部的出口处设置冷却牵引滚轮。
24.进一步的，所述挤出设备由机筒、螺杆、螺杆驱动装置和多个加热装置，所述机筒前端部设置有加料口，机筒后端部设置有出料口，所述螺杆驱动装置与螺杆连接并可控制螺杆转动，所述多个加热装置分布于机筒上，至少一个加热装置置于出料口处。
25.本发明的有益效果：
26.(1)土工加筋带通过压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料及导电炭黑混合制备而成，通过聚合物基体材料将压电陶瓷和导电炭黑直接制备成固态的挤出料，无需经过长时间烘干固化，制备的固态挤出料经过冷却后即可直接进行极化处理，大大提高到了制备的效率，降低成本。
27.(2)通过挤出-冷却-极化-封装这四个流水线步骤，实现批量化制备具备自传感功能的聚合物基压电自传感土工加筋带，实现压电自传感土工加筋带产业化生产。
28.(3)通过螺杆挤出设备直接挤出带状挤出料，再经过冷却、极化和封装后，根据实际工程所需的长度对制备完成的土工加筋带进行裁切，减少拼接的接口，减少现场工作量，同时使得土工加筋带监测范围更广，结构更加牢固。
29.(4)极化系统中通过油槽牵引滚轮，将冷却后的带状挤出料传送至高压极化设备，再由油槽牵引滚轮输出封装，实现批量化极化处理，大大提高效率。
30.(5)制备完成的土工加筋带内部具有压电复合材料芯，土工加筋带不仅改善了土体强度，起到加固作用，同时对土体内部早期形变损伤进行监测反馈，能俘获加筋土内部早期的应变损伤信号，提前了加筋土结构损伤的预警时间，使得有充足时间对边坡破坏事故进行预防。既确保在土体内部土工足够的加筋性能，又能及时监测土体的损伤，实现土内加固-监测一体化，无需外部附加单元与土工材料组合，简化了加筋土损伤监测结构的设计，降低成本。
附图说明
31.图1为制备一种具备传感功能的压电土工加筋带的螺杆挤出设备的结构示意图；
32.图2为制备一种具备传感功能的压电土工加筋带的循环冷却系统的结构示意图；
33.图3为制备一种具备传感功能的压电土工加筋带的极化处理系统的结构示意图；
34.图4为制备一种具备传感功能的压电土工加筋带的封装设备的结构示意图；
35.图5为一种具备传感功能的压电土工加筋带的结构示意图；
36.图6为一种具备传感功能的压电土工加筋带的正极传感通道结构示意图；
37.图7为一种具备传感功能的压电土工加筋带的负极传感通道结构示意图；
38.图8为一种具备传感功能的压电土工加筋带在砂土环境的应力及电压信号输出。
39.标记说明：压电土工带1、压电复合材料芯11、导电电极12、绝缘防水封装13、导线14、正极导线141、负极导线142、信号采集点143、信号接收点144、挤出设备2、机筒21、螺杆22、螺杆驱动装置23、多个加热装置24、加料口25、出料口26、出料口加热装置241、加热器一242、加热器二243、加热器三244、加热器四245、所述螺杆驱动装置23、传动杆231、电机232、螺杆转速调节装置233、所述循环冷却系统、冷却池31、传输系统32、冷却水循环系统33、冷却水34、冷却牵引滚轮35、传输系统32、冷却水循环系统33、所述传输系统32、上冷却辊组321、下冷却辊322、冷却水循环系统33、冷却水抽水泵331、第一传输管道332、第二传输管道333、出水口334、带状挤出料4、所述极化处理系统5、油槽51、恒温油浴设备52、可调速的滚轮牵引系统53、高压极化设备54、油浴用油55、正极极化电极541、负极极化电极542、高压极化电压控制装置543、极化电场544、油槽滚轮转速调节装置531、上油槽牵引滚轮532、油槽牵引滚轮533、循环泵521、循环泵控制系统522、金属电热管元件523、电热管元件温度调节装置524、所述封装设备6、该系统包括封装牵引滚轮61、挤压滚轮62、封装牵引滚轮转速调节装置63、电热模块64、多级电热腔室641、温度调节装置642。
具体实施方式
40.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
41.参照图5-7所示，本发明提供一种具备传感功能的压电土工加筋带，压电土工带1包括压电复合材料芯11、导电电极12和绝缘防水封装13，导电电极的上下表面均设置信号传输导线14，信号传输导线14与导电电极连接点为信号采集点143，信号传输导线外端的信号接收点144与数据采集单元连接，信号传输导线14包括正极导线141和负极导线142。所述导电电极的正极端接正极导线141，导电电极的负极端接负极导线142。所述压电复合材料芯11由压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑组成。所述压电陶瓷颗粒质量分数为60％-85％，压电陶瓷粉末粒径不大于0.1mm，所述聚合物基体材料质量分数为15％-40％，聚合物基体材料优选可使用挤出机熔融挤出的塑料颗粒，所述导电炭黑质量分数为0.5％-2％。
42.土工加筋带1通过压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料及导电炭黑混合制备而成，通过聚合物基体材料将压电陶瓷和导电炭黑直接制备成固态的挤出料，无需经过长时间烘干固化，制备的固态挤出料经过冷却后即可直接进行极化处理，大大提高到了制备的效率，降低成本。
43.土工加筋带内部具有压电复合材料芯，不仅改善了土体强度，起到加固作用。同时对土体内部早期形变损伤进行监测反馈，能俘获加筋土内部早期的应变损伤信号，提前了加筋土结构损伤的预警时间，使得有充足时间对边坡破坏事故进行预防。既确保在土体内
部土工足够的加筋性能，又能及时监测土体的损伤，实现土内加固-监测一体化，无需外部附加单元与土工材料组合，简化了加筋土损伤监测结构的设计，降低成本。
44.参照图1-4所示，上述一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，步骤如下：
45.(1)将压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑母粒三者搅拌混合；
46.(2)混合后材料经过螺栓挤出设备2输出带状挤出料4。
47.将上述混合后的材料加入螺杆挤出设备2的加料斗25中，并控制螺杆挤出设备2加热区域的温度和控制螺杆转速，在螺杆挤出设备内将三种材料融化并混合一体。其中，控制螺杆各加热区域温度优选为120℃-200℃，控制出料口温度优选为105℃-160℃，控制螺杆转速优选为2r/min-10r/min。混合后材料经螺杆挤出设备的出料口挤出并呈带状挤出料4，再牵引至冷却系统。(3)带状挤出料通过冷却系统进行冷却。
48.在带状挤出料进入冷却系统前，开启冷却水循环系统。当带状挤出料进入冷却系统的上冷却辊组中，冷却水循环系统持续循环向上冷却辊轮提供冷却水，使得带状挤出料在进口处进行初次冷却并挤压成型，再通过下冷却辊进一步的冷却，所述冷却辊转速优选为1r/min-9r/min。冷却后的带状挤出料经牵引滚轮接入极化处理系统。
49.(4)带状挤出料进入极化处理。
50.油槽的油浴用油通过油浴用油循环系统和油浴用油电热系统控制温度，使得油浴用油达到指定温度。带状挤出料进入极化处理系统的油槽内，并穿过正极极化电极与负极极化电极中间极化电场进行极化处理，并启动高压极化电压控制极化电场强度，所述极化电场强度优选2mm/kv-8mm/kv，极化完成后输出极化处理系统，压电复合材料芯制备完成。
51.(5)带状挤出料清洗并黏贴电极和信号输送导线。
52.极化完成后的带状挤出料使用乙醇清洗，去除其表面残留的油浴用油，上下表面分段对称粘贴带状导电电极，每段带状导电电极至少连接一根导线，再套接封装套管，进入封装设备。
53.(6)粘贴电极和导线的带状挤出料封装得到的压电传自传感土工带。
54.套接有封装套管的带状挤出料由封装滚轮牵引进入封装设备的多级电热腔室，分别经由挤压滚轮至少两次挤压，使内部结构与外封装在加热结束初期紧密贴合，封装完成。其中带状挤出料为主要的传感元件，带状导电电极的作用为收集带状挤出料所产生的电压信号及阻抗信号，热缩管外封装的作用为保护压电自传感土工加筋带的内部结构。
55.制备方法采用挤出-冷却-极化-封装这四个流水线步骤，实现批量化制备具备自传感功能的聚合物基压电自传感土工加筋带，实现压电自传感土工加筋带产业化生产。通过螺杆挤出设备直接挤出带状挤出料，再经过冷却、极化和封装后，根据实际工程所需的长度对制备完成的土工加筋带进行裁切，减少拼接的接口，减少现场工作量，同时使得土工加筋带监测范围更广，结构更加牢固。
56.上述一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法中使用的设备包括螺杆挤出设备2、循环冷却系统3、极化处理系统5和封装设备6。
57.参照图1所示，所述挤出设备2由机筒21、螺杆22、螺杆驱动装置23和多个加热装置24。所述机筒前端部设置有加料口25，机筒后端部设置有出料口26，所述螺杆驱动装置23与螺杆22连接并可控制螺杆转动。所述多个加热装置24分布于机筒上，至少一个加热装置置
于出料口处，加热装置包括加热器和温度控制装置246，温度控制装置246控制加热器温度。其中出料口加热装置241温度优选为105℃-160℃，其他位置加热器温度优选为120℃-200℃，其他位置加热器依次包括加热器一242、加热器二243、加热器三244和加热器四245。所述螺杆驱动装置23包括传动杆231、电机232和螺杆转速调节装置233，螺杆转速调节装置233包括电源开关、转速调节旋钮和螺杆转速调节装置状态显界面。所述传动杆231与螺杆22连接，通过电机232驱动传动杆231控制螺杆转动，螺杆转速控制装置233控制螺杆转速，螺杆转速优选为2r/min-10r/min。通过螺杆的转动和加热装置的加热控制，使得混合压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑母粒三者的混合料在机筒内融化并混合成一体，并由出料口输出成带状挤出料。
58.参照图2所示，所述循环冷却系统3包括冷却池31、传输系统32、冷却水循环系统33和冷却控制装置35，冷却控制装置35通过无线或导线连接并控制传输系统32和冷却水循环系统33。冷却池内具有冷却水34，所述冷却池外部的出口处设置冷却牵引滚轮36。所述冷却控制装置35由传输系统转速调节旋钮、冷却水循环系统开关和状态显示界面组成，冷却控制装置35控制传输系统32和冷却水循环系统33的启动和关闭，以及传输系统的传输速度。所述传输系统32包括上冷却辊组321和下冷却辊322，下冷却辊322置于冷却池31内，冷却控制装置35控制调节上冷却辊组321和下冷却辊322的转速。冷却水循环系统33包括冷却水抽水泵331、第一传输管道332和第二传输管道333，冷却控制装置35控制冷却水抽水泵的启动或关闭。冷却水抽水泵331设于第一传输管道332末端并置于冷却池内，第一传输管道332的前端部延伸至上冷却辊组321一侧，第二传输管道333前端位于冷却辊组321另一侧，第二传输管道333末端设有出水口334并伸入冷却池，冷却水抽水泵331抽取冷却池内的冷却水34，并通过第一传输管道332传输至上冷却辊组，对传输至上冷却辊组上的带状挤出料4进行冷却，使用后的冷却水34再通过第二传输管道333和出水口334输送回冷却池31内，确保在上冷却辊组处的冷却水循环。上冷却辊组321由多个冷却辊组成，带状挤出料经过冷却辊之间冷却并挤压成型，再通过下冷却辊传送至冷却池内进行再次冷却，冷却后的带状挤出料通过冷却牵引滚轮36传输至极化处理系统。
59.参照图3所示，所述极化处理系统5包括油槽51、恒温油浴设备52、可调速的滚轮牵引系统53和高压极化设备54，所述油槽51内设有油浴用油55，所述高压极化设备54置于油槽51内。极化处理系统的工作流程：所述恒温油浴设备52控制油浴用油55的温度并确保油浴用油的恒温，所述可调速的滚轮牵引系统53将带状挤出料4传输至油槽内并进入高压极化设备54进行极化处理，极化完成后再由可调速的滚轮牵引系统53传输离开极化处理系统。通过油槽牵引滚轮将冷却后的带状挤出料传送至高压极化设备，再由油槽牵引滚轮输出，实现批量化极化处理，大大提高效率。
60.高压极化设备54包括正极极化电极541、负极极化电极542和高压极化电压控制装置543，所述正极极化电极541和负极极化电极542之间具有供带状挤出料穿过的极化电场544。高压极化电压控制装置54分别通过导线与正极极化电极541和负极极化电极542连接，高压极化电压控制装置543由高压极化电压控制设备开关、高压极化设备电压控制旋钮和高压极化设备状态显示界面组成，通过高压极化电压控制装置543控制极化电场的强度。带状挤出料4通过可调速的滚轮牵引系统53传输至油槽内并穿过中间的极化电场544进行极化，其中正极极化电极541和负极极化电极542的长度不少于30cm,使用高压极化电压控制
设备控制极化电场强度优选为2mm/kv-8mm/kv。
61.可调速的滚轮牵引系统53包括油槽牵引滚轮和油槽滚轮转速调节装置531，油槽滚轮转速调节装置531由油槽滚轮开关、油槽滚轮转速调节旋钮和油槽滚轮状态显示界面组成。油槽滚轮转速调节装置531与油槽牵引滚轮连接并控制油槽滚轮的启动和转速，所述油槽牵引滚轮外圈线速度控制为每分钟转动1/30l至每分钟转动1/5l,l为正极极化电极或负极极化电极长度，保证单位长度的挤出料在电场中停留时间在5min-30min。所述油槽牵引滚轮包括至少两组上油槽牵引滚轮532和至少两组下油槽牵引滚轮533，所述下油槽牵引滚轮533置于油槽内并分别位于高压极化设备两侧，所述上油槽牵引滚轮532分别位于油槽进口处和油槽出口处。
62.所述恒温油浴设备52包括油浴用油循环系统和油浴用油电热系统，油浴用油循环系统和油浴用油电热系统相配合，使得油浴用油达到指定温度并呈恒温状态。所述油浴用油循环系统包括循环泵521和循环泵控制系统522，循环泵控制系统522由开启循环泵开关、控制循环泵功率调节旋钮和观察当前系统工作状态的显示界面组成。循环泵控制系统522控制循环泵521的启动和转速，通过循环泵的启动，以使油浴用油在油槽内搅动，使得油槽内油浴用油的温度的均衡，确保油槽内的油浴用油呈恒温状态。所述油浴用油电热系统包括金属电热管元件523和电热管元件温度调节装置524，电热管元件温度调节装置524由电热管元件开关、电热管元件温度调节旋钮和电热管元件状态显示界面组成。电热管元件温度调节装置524无线或导线连接金属电热管元件523，电热管元件温度调节装置524调节金属电热管元件523的温度调节，对油槽内的油浴用油加热，通过油浴用油电热系统控制油浴用油的温度。
63.参照图4所示，所述封装设备6包括该系统包括封装牵引滚轮61、挤压滚轮62、封装牵引滚轮转速调节装置63、电热模块64，装牵引滚轮61分布于封装设备6两侧。封装牵引滚轮转速调节装置63由转速调节旋钮和转速调节装置状态显示界面组成，封装牵引滚轮转速调节装置63与封装牵引滚轮61无线或导线连接，并控制封装牵引滚轮61的转速，从而控制带状挤出料封装的传输速度。所述电热模块64包括多级电热腔室641和温度调节装置642，多个挤压滚轮62设置于多级电热腔室641内。所述温度调节装置642由温度调节旋钮和温度调节装置状态显示界面组成，温度调节装置642与电热腔室641无线或导线连接，并控制电热腔室641的温度，将加热腔室在试样进入前达到指定温度，多级电热腔室641至少包括三个电热腔室，三个电热腔室的温度呈依次递增。
64.封装工作流程：极化并清洗后的带状挤出料4为压电复合材料芯，压电复合材料芯的上下表面分段对称粘贴带状导电电极12覆盖带状挤出料上下表面，在上下表面每段电极表面分别连接一根导线14以便信号传输，粘贴电极12和导线14的带状挤出料4套上热缩管13，并在牵引滚轮牵引作用下通过多级电热腔室，热缩管13在加热作用下软化并贴合压电复合材料芯(即极化后的带状挤出料)，在多级电热腔室内分别经由挤压滚轮一次挤压与二次挤压，使内部结构与外封装紧密贴合，最终得到压电传自传感土工带。
65.制备完成的具备自传感功能的聚合物基压电自传感土工加筋带铺设于边坡土体内部后，与多通道的lcr电桥和多通道电压采集仪连接。所述多通道的lcr电桥监测对象为土工加筋带在与土体协同应变过程中的阻抗变化，通过阻抗变化反映土工加筋带当前应变状态。所述多通道电压采集仪监测对象为土工加筋带应变及筋土剪切过程中的电压信号，
通过电压信号输出反映土工加筋带在应变及筋土剪切过程中的振动信号。
66.土工加筋带内部设置有压电复合材料芯，当边坡内部土体发生位移损伤，产生振动信号，滑裂面处的基于树脂基传感型的压电土工带被拉伸或拉拔，产生电压信号和阻抗信号，从内部监测边坡的健康状况，能俘获加筋土内部早期的应变损伤信号，提前了加筋土结构损伤的预警时间，使得有充足时间对边坡破坏事故进行预防。同时土工加筋带铺设于边坡土体内部后，基于树脂基传感型的压电土工带与周围土体所构成复合体系的强度高于土体本身，筋土界面间的摩擦和咬合作用使土工加筋材料的抗拉能力与土体的抗压能力被充分利用，这改善了土体的强度与变形特征，提高了加筋复合土体的整体稳定性通过土工材料对土体进行强化加筋的方式能大大缓解土体内部破坏的问题。将对土体加固和对土体内部损伤监测相结合，既确保在土体内部土工足够的加筋性能，又能及时监测土体的损伤，实现土内加固-监测一体化，无需外部附加单元与土工材料组合，简化了加筋土损伤监测结构的设计，降低成本。
67.上述具备传感功能的压电土工加筋带制备完成后，在筋土不同剪切条件试验中，产生信号特征如下：
68.一、黏土环境
69.压电土工加筋带在黏土环境下的拉拔剪力主要受到围压的影响，拉拔剪切速率不是决定压电土工加筋带在拔出过程中所受剪力的主要因素，在50kpa、100kpa和150kpa三个围压下，压电土工加筋带的拉拔剪切应力均呈现出迅速上升与缓慢下降两个阶段。50kpa、100kpa和150kpa三个围压下拉拔剪力在拔出位移为140mm左右就下降为零，此时压电土工加筋带剪切盒内剩余长度约为10mm，在剪切位移为110mm至140mm的区间段上剪切力下降速率加快。
70.50kpa、100kpa和150kpa三个围压下压电土工加筋带的峰值剪切应力分别在220kpa附近、270kpa附近和340kpa附近，整体呈现明显的上升趋势。说明在黏土环境下，土体围压对压电土工加筋带提供的剪切应力影响较大，表现为压电土工加筋带最大剪切力随着土体围压的上升而增加。
71.在压电土工加筋带不再受到剪切作用时，筋土界面剪切振动不再出现，输出电压的幅值稳定在1-2mv，远小于压电土工加筋带发生剪切作用时的特征电压。黏土环境中压电土工加筋带拉拔剪力归零点与输出电压信号消散点在拔出位移上存在高度一致性，输出电压波形图末端的电压幅值随拉拔位移增大而逐渐减小，直至压电土工加筋带本身电压完全消散，该过程对应剪切位移为110mm至140mm的区间段剪切应力迅速加快的阶段。该现象表明剪切力的存在是压电土工加筋带信号稳定输出的前提，压电土工加筋带受筋土剪切产生的振动信号影响，借由其本身的压电特性产生电压信号并同步输出。
72.任意条件下输出电压的波形在拉拔剪切初期均存在某一段波形突然向上偏移的现象，形成刺状波形，该波形所在的一段区间内负电压完全消失。随着该段波形的出现，输出电压增大，随后剪切位移继续增加，输出电压逐渐恢复正负交替状态。此外，同一围压下的刺状波形随着拉拔速率的增大而变得更加尖锐，同时刺状波形顶峰处的电压数值也随拉拔速率的增加而增大，且刺状波形的位置随着拉拔速率的增加出现向右偏移的现象。黏土环境下当围压为50kpa，在剪切速率为1mm/min时刺状波形电压峰值在拔出位移为3.37mm处出现，数值为10.4mv；剪切速率为5mm/min时刺状波形电压峰值在拔出位移为15.18mm处出
现，数值为21mv；剪切速率为15mm/min时刺状波形电压峰值在拔出位移为29.3mm处出现，数值为53.1mv。压电土工加筋带在黏土环境下的拉拔剪切信号输出波形与拉拔剪切速率关系密切，刺状波形的电压峰值与该峰值所对应的拔出位移均表现为随压电土工加筋带拉拔剪切速率的增大而增大，中压电土工加筋带的输出波形特征同样呈现上述趋势。
73.二、砂土环境信号
74.参照图8所示，压电土工加筋带在砂土环境下，随着施加围压的上升，压电土工加筋带的最大拉拔剪力呈现上升的趋势，50kpa、100kpa和150kpa三个围压对应的最大剪切力分别在140kpa附近、180kpa附近、400kpa附近，较大的围压有利于压电土工加筋带更好地发挥加筋效能。图8中(a)为50kpa围压，(b)为100kpa围压，(c)为150kpa围压。
75.围压为50kpa和100kpa时，压电土工加筋带在在黏土环境下的峰值应力大于砂土环境下的峰值应力。砂土环境下压电土工加筋带在拉拔剪切过程中同样存在刺状波形，但与黏土环境下的刺状波形相比，砂土环境下的刺状波形覆盖的位移区间更窄，形状上更加尖锐。与黏土环境下压电土工加筋带电压信号输出特征相似的是，当围压维持不变时，随着剪切速率的增加，砂土环境下压电土工加筋带输出的刺状波形电压同样呈现出向右偏移的现象。
76.在围压不变时，更快的剪切速率能够获得更高的峰值电压。且在同一条件下，压电土工加筋带在砂土环境下的刺状波形峰值电压大约为黏土环境中的刺状波形峰值电压峰值的2-5倍。围压为50kpa和100kpa时，砂土环境下刺状波形峰值电压出现的位置更加靠前，峰值电压对应位移仅为黏土环境下的45-70％。虽然在围压为150kpa时，两种环境下峰值电压对应的位移没有明显区别，但此时砂土环境下三个拔出速率的电压峰值均远大于黏土环境下的电压峰值。
77.三、碎石环境
78.碎石环境下的压电土工加筋带同样表现为拉拔初期剪力上升、而后筋土剪切力下降至零的情况。碎石环境中压电土工加筋带的筋土界面剪力波动较大，围压为100kpa时压电土工加筋带的筋土咬合作用比围压为50kpa时更强烈。在整个剪切过程中输出了大量的负电压信号，该信号具有维持时间极短、电势与刺状波形相反、电压幅值高、出现位置随机等特点，大部分负电压信号幅值甚远超刺状波形电压的峰值。
79.在刺状波形电压消失后，输出电压呈现逐渐随着剪切速率的增加而逐渐平稳的趋势。同样地，1mm/min、5mm/min和15mm/min三个拉拔速率下的剪力图同样呈现逐渐平缓的走势。在拉拔剪切速率为1mm/min时，剪应力随位移增加的波动最剧烈，大幅值负电压出现次数多。在拉拔剪切速率为5mm/min时，剪应力随位移增加的波动变得平缓，同时接收到的最大负电压信号幅值相对减小。当拉拔剪切速率达到15mm/min时，剪力仅在剪切初期发生了较大波动，随后基本稳定在140kpa左右，直至最后完全拔出下降至为零，与此同时，在剪切初期出现了密集的负电压信号，且信号幅值较大。
80.围压为100kpa时，三个拉拔剪切速率下的剪力数值总体上高于50kpa围压下的剪力数值，同时100kpa围压下的剪力图像都出现了较大的波动，对应的电压信号图均出现了大量的大幅值负电压信号。
81.根据上述压电土工加筋带在三组不同筋土条件下的信息输出，得出以下结论：
82.(1)试验中压电土工加筋带任意条件下的拉拔剪切输出电压波形均出现了刺状波
形电压，该电压幅值随着剪切速率的增加而增加，刺状波形峰值位置随着剪切速率的增加向右偏移。
83.(2)压电土工加筋带针对不同的筋土剪切条件具备针对性的特征电压，具备通过电压信号输出特征感知筋土剪切情况的能力。
84.(3)压电土工加筋带筋土界面剪力随围压的增加而增强，剪切速率对压电土工加筋带的筋土界面剪力没有明显影响。
85.(4)随着拉拔位移增加，压电土工加筋带筋土界面剪力在黏土、砂土及碎石环境中呈现了不同的变化趋势，且该变化趋势与压电土工加筋带的输出电压具有很高的关联性。
86.(5)压电土工加筋带具备灵敏的筋土界面振动信号俘获功能，能够通过大幅值负电压的位置、幅度和密度对筋土界面剪力变化剧烈程度进行感知。
87.下面提供上述具备自传感功能的聚合物基压电自传感土工加筋带的批量制备方法的具体实施例：
88.实施例1
89.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
90.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数60％，聚合物基体材料质量分数39.5％，导电炭黑质量分数0.5％。
91.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二190℃，加热器三温度180℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速4.5r/min。
92.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为2.5r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
93.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度25℃，极化电压2mm/kv，极化时间30min。
94.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃。
95.实施例2
96.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
97.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数60％，聚合物基体材料质量分数39％，导电炭黑质量分数1％。
98.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二190℃，加热器三温度180℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速4r/min。
99.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为2.2r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷
却用水后接入牵引滚轮。
100.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度25℃，极化电压4mm/kv，极化时间20min。
101.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
102.实施例3
103.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
104.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数60％，聚合物基体材料质量分数38.5％，导电炭黑质量分数1.5％。
105.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一190℃，加热器二180℃，加热器三温度180℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速6r/min。
106.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为3.5r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
107.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度40℃，极化电压8mm/kv，极化时间10min。
108.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
109.实施例4
110.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
111.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数70％，聚合物基体材料质量分数29.5％，导电炭黑质量分数0.5％。
112.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二180℃，加热器三温度170℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速6r/min。
113.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为3r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
114.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度25℃，极化电压2mm/kv，极化时间20min。
115.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩
管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃。
116.实施例5
117.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
118.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数70％，聚合物基体材料质量分数29％，导电炭黑质量分数1％。
119.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二180℃，加热器三温度170℃，加热器四温度170℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速6r/min。
120.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为4r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
121.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度40℃，极化电压4mm/kv，极化时间10min。
122.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃。
123.实施例6
124.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
125.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数70％，聚合物基体材料质量分数28％，导电炭黑质量分数2％。
126.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一190℃，加热器二190℃，加热器三温度180℃，加热器四温度170℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速8r/min。
127.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为5.5r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
128.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度60℃，极化电压6mm/kv，极化时间5min。
129.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
130.实施例7
131.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
132.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数80％，聚合物基体材料质量分数19.5％，导电炭黑质量分数0.5％。
133.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二180℃，加热器三温度170℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速8r/min。
134.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为5r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
135.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度25℃，极化电压4mm/kv，极化时间10min。
136.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
137.实施例8
138.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
139.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数80％，聚合物基体材料质量分数19％，导电炭黑质量分数1％。
140.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二190℃，加热器三温度180℃，加热器四温度170℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速9r/min。
141.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为6r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
142.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度40℃，极化电压4mm/kv，极化时间10min。
143.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
144.实施例9
145.一种具备自传感功能的聚合物基压电传自传感土工带及其批量化快速制备包括下述步骤：
146.(1)按比例称取挤出料原材料，各原料质量分数配比为：压电陶瓷质量分数85％，聚合物基体材料质量分数13.5％，导电炭黑质量分数1.5％。
147.(2)将步骤(1)的原料搅拌混合均匀后，加入挤出机料斗进行挤出，设置各加热区域加热器温度为：加热器一180℃，加热器二190℃，加热器三温度180℃，加热器四温度160℃，出料机头加热器温度160℃，螺杆转速9r/min。
148.(3)将步骤(2)中的挤出料牵引至挤出料循环冷却系统，接入冷却辊进行冷却挤压成型，设置冷却辊转速为6.5r/min，随后经过滚轮引导进入冷却用水，经过滚轮引导离开冷却用水后接入牵引滚轮。
149.(4)将步骤(3)的带状挤出料接入批量化极化工艺使用设备，在油槽牵引滚轮作用下进入大型油槽，穿过正极极化电极与负极计划电极中间电场，设置极化系统各条件参数为：极化用油温度70℃，极化电压6mm/kv，极化时间10min。
150.(5)将步骤(4)中极化结束的挤出料上下表面分段粘贴电极与导线后，套如热缩管，进入批量封装设备，设置各个电热腔室温度为：电热腔室一80℃，电热腔室二110℃，电热腔室三120℃
151.实施例1-9制备得到的聚合物基压电传自传感土工带性能检测结果见表1
[0152][0153]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种具备传感功能的压电土工加筋带批量制备方法，其特征是：步骤如下，(1)将压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑母粒三者搅拌混合；(2)将上述混合后的材料加入螺杆挤出设备的加料斗中，并控制螺杆挤出设备加热区域的温度和控制螺杆转速，在螺杆挤出设备内将三种材料融化并混合一体；(3)混合后材料经螺杆挤出设备的出料口挤出带状挤出料，再牵引至冷却系统，所述带状挤出料为压电复合材料芯；(4)带状挤出料通过冷却系统进行冷却，再经牵引滚轮接入极化处理系统；(5)带状挤出料进入极化处理系统的油槽内，并穿过正极极化电极与负极极化电极中间电场进行极化处理，极化完成后输出极化处理系统；(6)极化完成后的带状挤出料使用乙醇清洗，去除其表面残留的油浴用油，上下表面分段对称粘贴电极和导线后，套接封装套管，进入封装设备；(7)套接有封装套管的带状挤出料由封装滚轮牵引进入多级电热腔室，分别经由挤压滚轮至少两次挤压，使内部结构与外封装在加热结束初期紧密贴合，封装完成，得到的压电传自传感土工带。2.根据权利要求1所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：极化处理系统包括油槽、恒温油浴设备、可调速的滚轮牵引系统和高压极化设备，所述油槽内设有油浴用油，所述高压极化设备置于油槽内，所述恒温油浴设备控制油浴用油的温度并确保油浴用油的恒温，所述可调速的滚轮牵引系统将带状挤出料传输至油槽内并进入高压极化设备进行极化处理，极化完成后再由可调速的滚轮牵引系统传输离开极化处理系统。3.根据权利要求2所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：高压极化设备包括正极极化电极、负极极化电极和高压极化电压控制装置，所述正极电极和负极电极之间具有供带状挤出料穿过的极化电场，高压极化电压控制装置分别通过导线与正极极化电极和负极极化电极连接，通过高压极化电压控制装置控制极化电场的强度。4.根据权利要求2或3所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：所述恒温油浴设备包括油浴用油循环系统和油浴用油电热系统，所述油浴用油循环系统包括循环泵和循环泵控制系统，所述油浴用油电热系统包括金属电热管元件和电热管元件温度调节装置，所述油浴用油电热系统控制油浴用油的温度，油浴用油循环系统控制油槽内油浴用油的温度均衡。5.根据权利要求4所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：可调速的滚轮牵引系统包括油槽牵引滚轮和油槽滚轮转速调节装置，油槽滚轮转速调节装置控制油槽滚的启动和转速，所述油槽牵引滚轮包括至少两组上油槽牵引滚轮和至少两组下油槽牵引滚轮，所述下油槽牵引滚轮置于油槽内并分别位于高压极化设备两侧，所述上油槽牵引滚轮分别位于油槽进口处和油槽出口处。6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：封装设备包括该系统包括封装牵引滚轮、挤压滚轮、封装牵引滚轮转速调节装置、电热模块，所述电热模块包括多级电热腔室、温度调节装置，刚套上热缩管的试样在牵引滚轮牵引作用下通过多级电热腔室，在多级电热腔室内分别经由挤压滚轮一次挤压
与二次挤压，使内部结构与外封装在加热结束初期紧密贴合，最终得到压电传自传感土工带。7.根据权利要求6所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：所述循环冷却系统包括冷却池、传输系统和冷却水循环系统，所述传输系统包括上冷却辊组和下冷却辊，下冷却辊置于冷却池内，冷却水循环系统包括冷却水抽水泵、第一传输管道和第二传输管道，冷却水抽水泵设于第一传输管道末端并置于冷却池内，第一传输管道的前端部延伸至上冷却辊组一侧，第二传输管道前端位于冷却辊组另一侧，第二传输管道末端设有出水口并伸入冷却池，所述冷却池外部的出口处设置冷却牵引滚轮。8.根据权利要求1或2或3或5或7所述的一种具备传感功能压电土工加筋带的批量制备方法，其特征是：所述挤出设备由机筒、螺杆、螺杆驱动装置和多个加热装置，所述机筒前端部设置有加料口，机筒后端部设置有出料口，所述螺杆驱动装置与螺杆连接并可控制螺杆转动，所述多个加热装置分布于机筒上，至少一个加热装置置于出料口处。9.基于权利要求1所述的一种具备传感功能的压电土工加筋带批量制备方法制备的土工加筋带，其特征是：压电土工带包括压电复合材料芯、导电电极和绝缘防水封装，所述导电电极的正极端接正极导线，导电电极的负极端接负极导线，所述压电复合材料芯由压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑组成。10.根据权利要求9所述的土工加筋带，其特征是：所述压电陶瓷颗粒质量分数为60％-85％，压电陶瓷粉末粒径不大于0.1mm，所述聚合物基体材料质量分数为15％-40％，所述导电炭黑质量分数为0.5％-2％。

技术总结
本发明涉及一种具备传感功能的压电土工加筋带及其批量制备方法，压电土工带包括压电复合材料芯、导电电极和绝缘防水封装，所述导电电极的正极端接正极导线，导电电极的负极端接负极导线，所述压电复合材料芯由压电陶瓷颗粒、聚合物基体材料和导电炭黑组成。实现批量化制备具备自传感功能的聚合物基压电自传感土工加筋带，实现压电自传感土工加筋带产业化生产。生产。生产。


技术研发人员：王军 饶昱 丁光亚 刘志明 叶剑可 王航宇 吴秀勇
受保护的技术使用者：温州大学
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/9/23