[發明專利]一種光纖傳感監測鋼筋銹蝕方法

有效

• 申請號: 201710264781.9
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106918550B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 范宏;江照;趙鐵軍;谷遠春;金祖權
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01B11/16
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

本發明屬于鋼筋銹蝕監測技術領域，涉及一種光纖傳感監測鋼筋銹蝕方法，工藝過程包括制備光纖傳感監測裝置和監測鋼筋銹蝕狀況,采用應變測量光柵和溫度補償光柵布設在同一階梯元的方式，將光纖傳感監測裝置與被測鋼筋同時澆筑在混凝土結構中，避免了外界干擾和對應變片的損壞，階梯式的光纖傳感監測裝置能夠監測混凝土結構中不同深度的鋼筋銹蝕情況，通過分析不同深度的鋼筋銹蝕時間和銹蝕程度，掌握鋼筋混凝土結構中待測鋼筋的銹蝕時間和銹蝕程度，通過選取不同長度的螺栓控制光纖傳感監測裝置的傾斜度，使其在不同保護層厚度的混凝土結構中實現鋼筋銹蝕的實時和長期在線監測，增加了適用范圍；其原理科學可靠，監測結果準確可靠。

技術領域：

本發明屬于鋼筋銹蝕監測技術領域，具體涉及一種光纖傳感監測鋼筋銹蝕方法，利用光纖傳感監測裝置實時監測來評定混凝土結構中鋼筋的銹蝕狀況。

背景技術：

在鋼筋混凝土結構中，鋼筋的銹蝕是影響建筑工程結構的安全性和耐久性的重要因素之一；鋼筋銹蝕時，體積發生膨脹，鋼筋與混凝土之間的粘結力下降，混凝土保護層剝落，進而導致建筑結構強度降低，鋼筋銹蝕發生在建筑結構的內部，肉眼很難察覺，對于鋼筋銹蝕引發的輕度損壞的建筑物，對其進行修補時，存在工作量大、造價高和效益差的問題，當建筑物的破壞較嚴重時，將對人們的生命和財產安全帶來不可估量的損失；所以，監測混凝土內鋼筋的銹蝕狀態并掌握建筑物結構的內部情況十分有必要，以便在建筑物發生損壞之前進行預警，將損失降到最低。目前，鋼筋銹蝕的監測方法分為物理方法和化學方法，常用的物理法有電阻探針法和光纖傳感法，前者采用一個與結構鋼筋材質相同的探針，將探針埋入到混凝土結構中，根據實時監測探針電阻的變化來推斷鋼筋銹蝕的速率和銹蝕的程度，后者是的監測原理是，鋼筋生銹后，鋼筋表面膨脹產生膨脹應力，光纖受應力影響產生應變，光在光纖中傳播的相位、頻率、波長和偏振發生改變，光纖傳感器耐銹蝕和抗干擾能力強，耐久性好，并且能夠進行空間連續性監測，缺點是光纖傳感技術工藝要求高，造價高昂；化學法有半電池電位法、交流阻抗方法和線性極化法，半電池電位法的原理是鋼筋發生銹蝕時，其陽極區和陰極區存在電位差，通過所測得的電流和電壓值評定鋼筋銹蝕程度，交流阻抗法是對目標建筑結構發出一段微小電流，測量目標建筑結構對微小電流的反應，然后對所測量到的交變電流譜進行分析，這種動態的測量方法所使用的測量儀器非常昂貴，且受外界影響較大，后期數據處理程序繁瑣，得不到推廣使用；中國專利201310204720.5公開的鋼筋混凝土構件中鋼筋腐蝕的光纖光柵檢測裝置包括若干個與工程所用鋼筋材質相同的鋼筋棒、與鋼筋棒數量相同的光纖光柵、基座、溫度傳感器、終端測試盒和檢測儀，光纖光柵固定在鋼筋棒上，鋼筋棒固定在基座上，光纖光柵通過電纜與終端測試盒連接，終端測試盒與檢測儀連接，溫度傳感器固定在基座上，其沒有設置溫度補償光柵，沒有考慮溫度對波長漂移的影響，且光纖光柵粘貼在與混凝土直接接觸的弧形鋼筋上，使用壽命大大縮短；中國專利201220615624.0公開的一種混凝土結構中鋼筋銹蝕監測裝置包括光纖光柵應變傳感器、信號處理單元、不銹鋼斜面支架、至少三只光纖光柵應變傳感器及導線，光纖光柵應變傳感器依次布設在斜面支架的斜面上，各光纖光柵應變傳感器采集所得信號經由導線傳送至信號處理單元，光纖光柵應變傳感器測定混凝土保護層中由于鋼筋銹蝕產物產生的銹脹力引起的拉應變，推導出鋼筋銹蝕速率及鋼筋銹蝕初始腐蝕時間，以實現間接的監測鋼筋銹蝕狀況，其裝置在澆筑混凝土過程中易受損壞；中國專利201120123546.8公開的一種對鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕情況進行監測的嵌入式鋼筋腐蝕監測系統包括由單陽極、單陰極和PVC管組成的傳感器，支架以及導線，單陽極和單陰極交替連接，PVC管設置在單陽極和單陰極之間，單陽極和單陰極均與導線相連，支架與傳感器和導線相連一種基于半電池電位原理的裝置，其分四層，每一層含有4個陰極和4個陽極，總共需要引出32根導線，結構復雜、引線過多、需測數據較多。因此，研發設計一種易于操作的光纖傳感監測鋼筋銹蝕方法，實時監測和評定混凝土結構中鋼筋的銹蝕狀況，很有社會和經濟效益，應用前景廣闊。

發明內容：