[實用新型]混凝土結構中鋼筋銹蝕監測裝置

有效

• 申請號: 201220615624.0
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN203053966U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 趙卓;李大望;曾力;申磊;郝志超
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

技術領域

本實用新型涉及分析及測量控制技術領域，具體涉及一種混凝土結構中鋼筋銹蝕監測裝置。

背景技術

鋼筋混凝土結構是土木工程中應用最為廣泛的結構類型之一。影響混凝土結構耐久性的因素較為復雜，它們之間又有相互耦合作用。大量的工程結構病害研究表明，鋼筋銹蝕是影響混凝土結構耐久性的最主要因素。Mehta教授指出:“當今世界，混凝土結構破壞的原因，按重要性遞減的順序是:鋼筋銹蝕，寒冷氣候下的凍害，侵蝕環境的物理、化學作用”。由鋼筋銹蝕引起的混凝土結構過早破壞，已成為全世界普遍關注并日益突出的一大災害。特別是在沿海、近海及特種橋梁等使用環境中，鋼筋混凝土結構可能因為鋼筋銹蝕而喪失其耐久性，并導致鋼筋混凝土構件承載能力的下降和延性的降低，最終造成結構不能達到預定的服役年限而提前失效。因此及早掌握混凝土結構中鋼筋的銹蝕狀況，采取預防措施防止銹蝕的進一步加劇，對延長混凝土結構的使用壽命意義重大。

傳統的鋼筋銹蝕現場檢測技術一般分為破損檢測和非破損檢測兩種。破損檢測，方法比較直觀和準確，可以定性定量判斷局部區域處鋼筋腐蝕程度，鋼筋但比較費時，費力，對建筑物或構件會造成一定程度的破壞。非破損檢測又可以分為物理法和電化學法兩大類。物理法主要通過測定鋼筋銹蝕引起電阻、電磁、熱傳導、聲波傳播等物理特性的變化來反映鋼筋銹蝕情況用于混凝土中鋼筋銹蝕檢測的物理方法有電阻棒法、渦流探測法、射線法、聲發射探測法及紅外熱像法等，物理方法目前主要停留在實驗室階段，用于現場實際工程相對較少。電化學方法通過測定鋼筋混凝土腐蝕體系的電化學特性來確定混凝土中鋼筋銹蝕程度或速度。較常用的電化學方法有三種：自然電位法、交流抗譜法和極化測量技術。

相對于傳統的檢測方法，采用光纖光柵傳感器不僅精度高，輸出范圍寬，體積小，耐久性好，更重要的其可以實現對普通混凝土結構的長期實時在線監控。下面對應用光纖光柵技術監測鋼筋銹蝕的研究現狀進行簡介：

2006年，嚴云等基于混凝土中鋼筋腐蝕后體積變化的事實,提出一種用于測量混凝土中鋼筋腐蝕的新型傳感器，并進行了將光纖光柵拉伸后固定在圓形鋼筋的表面,放入腐蝕溶液中加速鋼筋腐蝕的試驗。2008年，李俊等基于光纖光柵應變中心波長會發生漂移的原理,設計了光纖Bragg光柵腐蝕傳感器。通過將鋼筋放在兩不銹鋼凹槽內，對其采用恒流儀通電加速銹蝕,并且布設一根光柵用AB膠粘貼在兩不銹鋼支座表面，另外單獨放置一根自由狀態的光柵,測量由于溫度引起的應變,從而分離出鋼筋銹蝕體積膨脹所引起的光柵應變。2009年，李俊等又提出了一種新型測量鋼筋銹蝕的雙筋腐蝕光柵傳感器。該傳感器將光纖布拉格光柵粘貼固定于兩根緊密排列的鋼筋上表面。當鋼筋銹蝕后，體積膨脹而使光纖光柵產生拉伸應變，光纖光柵的反射光波長將發生變化，所以通過測量光纖光柵的波長能夠間接反映鋼筋銹蝕程度。2010年，李俊等再次提出了一種新的鋼筋腐蝕光纖光柵傳感器及溫度補償方法。在兩根緊靠的鋼筋中心附近粘貼光纖光柵，鋼筋腐蝕體積膨脹，致使光纖光柵產生應變，通過布設一個鋼筋腐蝕光纖光柵傳感器來監測由于鋼筋腐蝕和溫度變化引起的光柵應變，同時單獨布設一個不銹鋼光纖光柵傳感器來測量溫度引起的光柵應變，可分離出鋼筋由于腐蝕所引起的體積變化，從而實現對鋼筋腐蝕程度及速率的監測。2011年，劉宏月等設計了一種基于折射率測量的長周期光纖光柵鋼筋銹蝕監測傳感器。將鋼筋固定在開有孔洞的不銹鋼基座上，基座內填充酚醛樹脂，長周期光纖光柵傳感器探頭與待測鋼筋分開4～6mm的距離，避免由于銹蝕帶來的鋼筋體積膨脹對長周期光纖光柵傳感器探頭的影響，通過試驗可得到長周期光纖光柵諧振峰波長與混凝土內部鋼筋銹蝕程度之間的對應關系。

相關文獻提出了不同的技術方法對鋼筋銹蝕進行監測，并論證了其可行性。但是，嚴云提出的傳感器和李俊提出的雙筋腐蝕光柵傳感器是將光纖光柵固定在鋼筋上直接進行鋼筋銹蝕監測，這就對鋼筋的預處理和施工過程中的鋼筋保護有著更高的要求，且不便于布設傳感器，同時增加了監測的難度。另外，嚴云和劉宏月所做的試驗中鋼筋銹蝕監測所處的環境并非處在混凝土中，由于所處環境的差別，可能導致鋼筋銹蝕監測結果存在一定的差別。因此有待進一步從理論上研究用光纖光柵監測鋼筋銹蝕的可行性和提出更方便布設與監測鋼筋銹蝕的技術，并發展實時自動監測技術對于新建的混凝土結構，特別是重大工程結構是十分必要的。

發明內容