[發(fā)明專利]用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110298555.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102445452A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫麗;孫茜茜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 劉文生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)工程中鋼筋腐蝕的早期監(jiān)測(cè)方法，尤其涉及一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕的方法。屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1978年加拿大通信研究中心K.O.?Hill制作出了世界上第一根光纖布拉格光柵。1989年，美國聯(lián)合技術(shù)研究中心G.?Meltz等人實(shí)現(xiàn)了光纖Bragg光柵（FBG）的UV激光側(cè)面寫入技術(shù)，使光纖光柵的制作技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展。之后，日本、美國、德國等許多國家的研究人員先后對(duì)光纖傳感系統(tǒng)在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，迄今為止，光纖光柵被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的多個(gè)方面。與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖光柵傳感器具有更多優(yōu)勢(shì)：體積小、重量輕、電絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、頻帶寬、靈敏度高、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多通道的遙測(cè)與控制等，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，克服目前常規(guī)檢測(cè)方法只能對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋進(jìn)行定期檢測(cè)的不足。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在土建工程中主要的結(jié)構(gòu)體系，它最主要的破壞原因之一就是鋼筋的腐蝕，而鋼筋腐蝕大部分都是由于鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞。鋼筋腐蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性有很大影響，同時(shí)也會(huì)使維護(hù)費(fèi)用增加，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌。所以，由鋼筋腐蝕引起結(jié)構(gòu)的過早破壞，已經(jīng)成為世界各國普遍關(guān)注的一大災(zāi)害。如果能夠?qū)︿摻畹母g情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)缺陷后及時(shí)采取措施補(bǔ)救，這樣就會(huì)增加結(jié)構(gòu)的使用年限并且減少事故的發(fā)生。

在已有監(jiān)測(cè)鋼筋早期腐蝕的眾多方法中，都僅僅考慮鋼筋腐蝕狀況的監(jiān)測(cè)，而往往忽略傳感器在監(jiān)測(cè)過程中容易發(fā)生腐蝕損壞這一現(xiàn)象。如現(xiàn)有技術(shù)之一的利用鋼筋銹蝕體積膨脹來監(jiān)測(cè)鋼筋銹蝕，如圖2將裸光纖光柵6拉伸后緊緊地繞在鋼筋4上，并用膠粘貼住起始點(diǎn)5和終止點(diǎn)7；在粘貼過程中始終保持對(duì)裸光纖光柵6的拉伸，這樣給裸光纖光柵預(yù)先施加了一個(gè)應(yīng)力。當(dāng)鋼筋受到腐蝕后，鋼筋的直徑會(huì)減小，相應(yīng)裸光纖光柵受到的拉伸應(yīng)變就會(huì)減小，直到應(yīng)力被完全釋放，傳感器失效，相應(yīng)光纖光柵受到的拉伸應(yīng)變就會(huì)減小，能比較直接地反映銹蝕過程。但由于裸光纖光柵纏繞粘貼在鋼筋上，裸光纖光柵長(zhǎng)期處于彎曲狀態(tài)，壽命縮短，不適合鋼筋銹蝕的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，并且裸光纖光柵無法勝任土木工程的粗放式施工，實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)上述問題提出來的，其目的是提供一種不僅可以監(jiān)測(cè)鋼筋的早期腐蝕，而且在監(jiān)測(cè)過程中對(duì)光纖光柵傳感器能夠起到較好的保護(hù)作用，延長(zhǎng)傳感器的使用壽命，使其成為耐腐蝕傳感器，繼續(xù)監(jiān)測(cè)鋼筋應(yīng)變變化，用以防止建筑結(jié)構(gòu)由于鋼筋腐蝕而突然破壞的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕的方法，包括：采用鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器及銹轉(zhuǎn)化涂料，包括以下步驟：

（a）、先將鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器表面涂一層銹轉(zhuǎn)化涂料，涂裝環(huán)境控制在溫度為0℃~40℃，空氣相對(duì)濕度小于等于80%范圍；

（b）、使用打磨機(jī)對(duì)選用鋼筋表面進(jìn)行打磨，使其表面平整光滑，待用；

（c）、將步驟（a）所得的鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器，用膠粘貼在步驟（b）待用鋼筋的打磨處；

（d）、用光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)漂移量，同時(shí)，布設(shè)一根鋼管封裝的光纖光柵溫度傳感器，用來監(jiān)測(cè)溫度的變化，完成溫度補(bǔ)償工作。（d）、用光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)漂移量，同時(shí)，布設(shè)一根鋼管封裝的光纖光柵溫度傳感器，用來監(jiān)測(cè)溫度的變化，完成溫度補(bǔ)償工作。

步驟（b）所述的鋼筋再用砂紙進(jìn)一步打磨，使鋼筋表面更加平整光滑。

步驟（b）所述的鋼筋用脫脂棉球蘸無水酒精將打磨處擦洗干凈，以防打磨的碎屑污染物質(zhì)的影響。

所述的步驟（c）需在鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器的兩端設(shè)涂膠區(qū)，保證鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器與鋼筋緊密接觸。

步驟（a）所述的涂裝環(huán)境控制在溫度為5℃~40℃。

為了證明本方法的優(yōu)良效果，與現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行比較試驗(yàn)，兩種方法采用相同的常溫常壓的自然條件下進(jìn)行，具體過程包括：

（1）按照鋼筋銹蝕體積膨脹來監(jiān)測(cè)鋼筋銹蝕的方法：選取五根裸光纖光柵直接作為傳感器進(jìn)行試驗(yàn)。由于裸光纖光柵非常纖細(xì)，它的外徑約為125μm，主要成分是SiO₂，特別脆弱，尤其是它的抗剪能力很差，無外界保護(hù)時(shí)，特別容易脆斷，所以在安裝過程中，其中三根遭到破壞，無法繼續(xù)進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。而本發(fā)明的方法，采用由大連理工大學(xué)抗震研究所研發(fā)的鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器，使安裝變的很容易，不用擔(dān)心傳感器在這一過程中就會(huì)被損壞，成活率可達(dá)99%。