在橋梁、隧道、大壩、高層建筑等土木工程領域，混凝土結構的安全性與耐久性評估高度依賴應變測量數據。然而，混凝土作為一種非均質材料，內部含有骨料、孔隙與微裂紋，局部應變分布極不均勻。若采用常規金屬應變片（敏感柵長1～6mm），短柵采集的數據往往波動劇烈，無法真實反映構件的整體受力狀態。因此，混凝土應變測試在應變片選型、粘貼工藝、防護密封等方面均有別于金屬材料測試的特殊要求。本文以日本共和電業（KYOWA）產品體系為核心，系統梳理混凝土構件應變測試的全流程實操方案。

一、混凝土應變測試的核心難點

1. 骨料帶來的局部應變不均勻

混凝土中的骨料（石子、砂子）粒徑通常在5～40mm之間，受力時骨料與砂漿的變形存在差異。若應變片敏感柵長度小于骨料最大粒徑的3倍，測量結果僅反映局部區域的應變分布，無法代表構件的平均應變。

2. 多孔材質對粘貼強度的挑戰

混凝土表面疏松多孔，常規瞬干膠難以形成牢固的粘接界面，需選用適配多孔材質的專用粘合劑。

3. 戶外長期監測的防水與耐久性

土木工程應變測試多為戶外長期監測（橋梁、大壩等），應變片需長期承受日曬雨淋、溫度循環與潮濕侵蝕，對防水密封與長期穩定性要求高。

二、產品選型指南

KYOWA針對混凝土應變測試開發了完整的專用產品線，用戶需根據測試目的（表面/埋入）、骨料粒徑、測量精度等要素進行選型。

（一）表面粘貼式：KC系列線應變片

適用場景：混凝土構件表面應力測試，如橋梁主梁表面應變監測、混凝土試件加載試驗等。

核心參數：

參數規格

敏感柵長度60、70、80、120mm

類型單軸型

材料電阻元件Cu-Ni系合金箔

材料基底紙基材＋酚醛環氧樹脂

自動補償溫度范圍10～60℃

適用線膨脹系數11×10??/℃

室溫下應變片界限約1.8%

室溫下疲勞壽命1.5×10?次（±1500×10??應變時）

使用溫度范圍-30～120℃（CC-35粘合劑）

選型核心原則：敏感柵長度須大于骨材（石子、砂子）最大粒徑的3倍以上。例如，若混凝土最大骨料粒徑為20mm，則應選用敏感柵長度≥60mm的KC系列應變片。70mm超長敏感柵可對大范圍區域應變做平均處理，精準獲取構件整體受力、收縮、蠕變等參數。

自溫度補償：KC系列所有應變片均內置自補償功能，無需額外搭配補償片，自身即可抑制應變溫度漂移。

（二）埋入式：KM系列與KMC系列

KM系列——混凝土/砂漿內部應力測量

參數規格

適用場景測量灰漿與混凝土等內部應力，埋入被測物內使用

材料電阻元件Cu-Ni系合金箔

材料基底丙烯

使用溫度范圍-10～70℃（嵌入）

自動補償溫度范圍0～50℃

適用線膨脹系數11×10??/℃

室溫下應變片界限約0.2%

KM系列通過特殊表面處理確保與砂漿的良好密著性，并兼顧了防水性與彈性系數。適用于橋梁、大壩、核電站、高層建筑的混凝土主體結構內部應變監測，可從施工澆筑階段同步埋入，跟蹤結構從成型到長期使用過程中的應變變化。

KMC系列——自身收縮與應力測量

KMC系列專用于測量水泥系材料的自身收縮、自身應力，可測量高強度、高流動混凝土等剛剛澆筑后的自身收縮，有效對應水泥系材料的裂紋問題。部分型號（H4型）內置T型熱電偶，可同時測量溫度。

（三）傳感器式：BS系列應變計

對于無需自行粘貼的場景，KYOWA提供預封裝應變傳感器：

BS-25AT/25BT應變傳感器：適用于骨材較大的混凝土應變測量，內置測溫功能

BS-8FT小型應變計：傳感器長度80mm，適用于薄混凝土墻面（層）的內部或表面、H型槽鋼等鋼材表面的應變測量

BS-15CT表面設置式應變儀：專為鋼材與混凝土表面的應變測量而開發，帶測溫功能，采用抗振動設計

三、表面粘貼式應變片安裝全流程

以下以KC系列線應變片在混凝土構件表面的安裝為例。

（一）安裝前準備

1. 工具與材料準備

核心工具：角磨機、砂紙（120目/240目/400目）、脫脂棉、無水乙醇、鑷子、刮板、卷尺、記號筆、萬用表、絕緣膠帶、熱縮管、扎帶

配套材料：KYOWA專用粘合劑（推薦CC-35，專為混凝土等多孔材質設計）、防護密封膠（環氧樹脂膠或硅酮密封膠）、應變片專用引線、接線端子、防潮絕緣層材料

2. 應變片檢查

用萬用表測量應變片初始電阻值，確認在標稱值允許偏差范圍內（一般±0.5%以內），記錄初始數據備用。檢查基底無破損、電阻柵無斷裂、引線焊點牢固。

3. 混凝土測點處理（關鍵步驟）

測點定位：根據應力監測方案標記測點位置，避開裂縫、蜂窩、麻面等缺陷區域，優先選擇結構應力集中處或監測關鍵截面

表面打磨：使用角磨機將測點表面打磨成約5cm×5cm的平整區域，去除表面浮漿、油污、灰塵；隨后用120目砂紙粗磨，再用240目、400目砂紙逐級細磨，打磨方向與應變片柵絲方向保持一致，表面粗糙度達到Ra1.6～Ra3.2μm

清潔脫脂：用脫脂棉蘸取無水乙醇，單向擦拭打磨后的表面（避免來回擦拭造成二次污染），清除殘留粉塵與油污；自然風干后禁止用手觸摸清潔區域

4. 環境條件確認

安裝需在干燥、通風環境下進行，環境溫度控制在10～30℃，相對濕度≤60%。避免雨天、霧天或強風天氣下露天作業。

（二）粘貼與固化

1. 定位劃線

在清潔后的混凝土測點中心，用記號筆劃出應變片粘貼基準線，確保應變片柵絲方向與混凝土結構主應力方向一致，偏差角度≤±5°，避免角度偏差導致測量數據失真。

2. 涂膠與粘貼

用刮板取適量CC-35粘合劑（混凝土等多孔材質專用），均勻涂抹在混凝土測點表面，膠層厚度控制在0.05～0.1mm，涂膠面積略大于應變片基底面積。用鑷子夾取應變片，對準基準線平穩放置，輕輕按壓應變片邊緣排出膠層氣泡。注意：CC-35粘合劑硬化后的使用溫度范圍為-30～120℃。

3. 固化處理

粘貼完成后，在應變片表面覆蓋一層玻纖布，用刮板輕壓定型。常溫下靜置固化24小時；也可60～80℃加熱固化1～2小時。固化期間嚴禁觸碰或挪動應變片。

（三）防護與密封（長期監測必須）

混凝土構件應變測試多為戶外長期監測，防護密封是決定測量壽命的關鍵環節。

引線焊接：將應變片引線與專用導線焊接，使用低溫焊錫（熔點≤180℃），焊接時間控制在2～3秒內，避免高溫損壞應變片

防水密封：在應變片及引線焊點區域涂覆環氧樹脂膠或硅酮密封膠，形成完整防水層

引線保護：給引線套上PVC防護波紋管，沿結構表面固定，預留足夠松弛長度

四、埋入式應變片安裝要點

對于需測量混凝土內部應力的場景，采用KM或KMC系列埋入式應變片：

澆筑前安裝：用細扎絲將應變片輕綁在鋼筋籠的鋼筋上，捆綁位置避開敏感柵區域，避免擠壓導致柵極變形

后期安裝：在測點造適配槽孔，槽內涂薄層專用應變膠，將應變片貼合在槽內中心位置，用專用滾輪輕壓排出膠層氣泡

澆筑防護：振搗棒需遠離應變片至少1m，避免振動造成應變片位移；控制澆筑速度，防止混凝土流動沖擊力破壞貼合狀態

五、數據采集與系統調試

（一）采集設備選型

KYOWA PCD-400B 傳感器接口放大器是混凝土應變測試的理想配套設備：

參數規格

通道數4通道（堆疊擴展至16通道）

采樣頻率最高10kHz

接口USB 2.0（兼容USB 3.0）

抗干擾內置載波式測量電路及動態數字濾波，有效抑制50/60Hz工頻干擾

適用場景橋梁載荷監測、結構健康監測等

PCD-400B廣泛應用于結構健康監測（橋梁、建筑、機械設備的動態應變分析），幫助工程師識別潛在缺陷、預防安全事故。

（二）系統調試流程

橋路連接：將應變片接入半橋或全橋電路。對于長距離信號傳輸，采用屏蔽線纜，屏蔽層一端接地以減少電磁干擾

系統預熱：連接采集儀后開機預熱30分鐘，待系統穩定后調零

零點漂移驗證：靜置2小時觀察零點漂移，若漂移超標則排查應變片是否受潮、接線是否有誤

靈敏度驗證：通過施加小載荷驗證靈敏度，確保數據響應正常

（三）數據采集策略

短期荷載測試：可每分鐘采集1次

長期結構監測：按需調整采集間隔，定期記錄數據，對比分析應變變化趨勢

六、典型應用場景

1. 橋梁關鍵截面應變監測

在橋梁主梁跨中截面、1/4截面、3/4截面沿截面高度布置KC系列線應變片（敏感柵長≥60mm），監測車輛荷載作用下的應變分布。配合PCD-400B采集儀實現動態應變采集。

2. 大壩與隧道長期健康監測

將KM系列埋入式應變片從施工澆筑階段同步埋入混凝土主體結構，跟蹤結構從成型到長期使用過程中的應變變化，預警結構變形與開裂風險。

3. 混凝土試件加載試驗

在實驗室混凝土試件表面粘貼KC線應變片，進行抗壓、抗彎等力學性能測試，獲取應力-應變曲線。

4. 鋼筋混凝土結構內部應力監測

將KSNB系列埋入式應變片綁扎于鋼筋籠上，隨混凝土一同澆筑，測量鋼筋附近混凝土的內部應力狀態。

七、操作注意事項總結

環節關鍵要點

應變片選型表面測試選KC系列（柵長＞骨料粒徑3倍）；內部應力選KM/KMC系列

粘合劑選擇混凝土等多孔材質必須使用CC-35（-30～120℃），不可使用CC-33A

表面處理打磨至Ra1.6～3.2μm，打磨方向與柵絲方向一致；單向擦拭脫脂

粘貼定位柵絲方向與主應力方向偏差≤±5°

固化時間常溫靜置24小時，或60～80℃加熱1～2小時

防水密封長期監測必須涂覆環氧樹脂或硅酮密封膠，引線套PVC波紋管

埋入施工振搗棒遠離應變片至少1m，避免沖擊破壞

系統調試預熱30分鐘，調零后靜置2小時驗證零點漂移

八、采購建議

KYOWA混凝土應變片及配套采集設備均為精密測量儀器，建議從正規授權渠道采購，以確保產品品質與技術支持的可靠性。

玉崎科學儀器（深圳）有限公司作為京都玉崎株式會社在中國的全資子公司，在KYOWA應變測量產品的引進與技術支持方面積累了豐富經驗。其優勢包括：

完整的產品線覆蓋：KC系列線應變片（60/70/80/120mm柵長）、KM/KMC系列埋入式應變片、BS系列應變傳感器、PCD-400B數據采集儀等全系列產品

原裝正品保障：承諾品質，已完成嚴格的入庫檢驗與質量核查

配套耗材齊全：CC-35混凝土專用粘合劑原裝現貨，以及防護密封材料、專用導線等全套配套產品

專業技術支持：可根據用戶的具體測試需求（混凝土強度等級、骨料粒徑、監測期限、環境條件等）提供精準的選型與安裝方案

建議用戶在混凝土應變測試項目啟動前，充分評估被測構件的骨料粒徑、測試目的（表面/埋入）、監測期限（短期/長期）與環境條件，必要時可聯系玉崎科學的技術團隊進行方案論證與現場技術指導，以確保測試數據準確可靠。