[發明專利]一種原位評估在役鋼筋混凝土結構耐久性的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910284022.8
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110031390A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 熊建波;張東方;方翔;范志宏;王勝年;鄧春林;岑文杰
• 申請（專利權）人: 中交四航工程研究院有限公司;中交第四航務工程局有限公司;廣州港灣工程質量檢測有限公司
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N17/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 劉菁菁

本發明公開了一種原位評估在役鋼筋混凝土結構耐久性的裝置及方法，該裝置包括：一由塑性可變形材料制成的柱形殼體、一膨脹膠塞、一參比電極及若干與結構鋼筋同材質的工作電極，工作電極外部包覆有絕緣橡膠圈，柱形殼體具有用于旋入膨脹膠塞的向上開口的倒錐形膠塞孔、可安置參比電極的條形凹槽、多個位于同一豎直面上且相互獨立的工作電極孔，條形凹槽的盲端及工作電極孔的盲端開設有導線孔分別用于引出參比電極線及工作電極線，參比電極線與工作電極線電路連接至傳感器電路。本發明具有微型化、安裝簡便、長效、經濟適用等特點。

技術領域

本發明涉及鋼筋混凝土結構物腐蝕和防護技術領域，特別涉及一種對氯鹽腐蝕條件下在役鋼筋混凝土結構耐久性進行評價與剩余壽命預測的裝置。

技術背景

鋼筋混凝土結構得益于材質堅固、施工簡便的優勢，目前在各種基礎設施如道路、橋梁、碼頭、隧道等中得到廣泛應用。但是，鋼筋混凝土結構面臨著多種多樣的嚴酷的腐蝕環境，特別是氯鹽腐蝕條件下的鋼筋混凝土設施處于嚴苛的腐蝕環境中，環境中氯離子侵入引發鋼筋腐蝕進而導致混凝土開裂，從而致使結構物長期服役性能劣化，造成結構物安全性及使用性顯著下降。另外，腐蝕也造成較大的經濟損失。Sitter教授采用“五倍定律”客觀的地描述了鋼筋混凝土結構耐久性維護與經濟損失之間的關系：結構設計時錯誤減少鋼筋防護投入1美元，則鋼筋發生銹蝕時所需維修費增加5美元，混凝土表面出現開裂時所需維修費增加25美元，混凝土完全破壞時所需維修費增加125美元。“五倍定律”同時也側面反映出如果能通過實時監測混凝土中鋼筋的銹蝕狀況而及時采取對應的維修措施，將能夠在保持建筑物安全運行的同時有效地降低維護成本。因此，從結構物安全運行及降低經濟損失兩個方面講，有必要對鋼筋混凝土結構耐久性進行實時有效的監測及對安全服役剩余使用壽命進行準確評估。

傳統的診斷方法主要是通過定期的工程現場實體結構取樣檢測，獲得耐久性相關的數據并進行分析評估，但是此方法工作量大、實施周期長、檢測效率低，且無法實現實時監測，并由于取樣檢測對結構存在微破損，存在影響結構安全性及美觀性的問題。因而找到一種能夠埋到混凝土內部，合理的、長效的、實時快速地反映和預測混凝土內部鋼筋銹蝕狀態的監測系統，對于結構進行耐久性評估診斷，預測鋼筋何時銹蝕，確定耐久性修復與否，以便有效地延長混凝土的服役年限或保障結構達到預期的設計使用年限，確保工程安全及減少維修費用有重要的意義。

耐久性傳感器技術的發展為保障鋼筋混凝土結構物的安全使用提供重要作用。目前市場上較為成熟的混凝土耐久性監測傳感器主要有陽極梯及ECI等。但上述傳感器是需要預先埋置才能起到作用。而對于在役結構則不具有適用性。為了監測在役鋼筋混凝土結構的耐久性狀況，需要研發相對應的后裝式腐蝕監測系統。德國Sensortec公司生產的膨脹環陽極，是首款后裝式傳感器，由分離的陽極環和陰極棒組成，采用外部鉆孔方式安裝。膨脹環陽極傳感器的缺點是陰極和陽極需要分別安裝，并且陰極參比電極需要砂漿封孔，在一定程度上影響測試結果。丹麥FORCE Technology公司推出CorroRisk型傳感器也可用于在役鋼筋混凝土結構耐久性監測，缺點是需要8個陽極和一個組合電極組成一套，所需轉孔數量多，影響結構物外觀。此幾種傳感器均由監測不同深度鋼筋探測器的腐蝕電位值，來反推不同深度問題鋼筋周圍的氯離子濃度，進而通過壽命預測模型來進行剩余壽命預測，然而，研究表明引起鋼筋腐蝕的氯離子濃度值是一個范圍，不是一個準確值，且不同材質的鋼筋其引起鋼筋修飾的氯離子濃度值也是不一樣的，以上后裝型傳感器陽極材料與在役鋼筋混凝土結構中所使用鋼筋材質不同，不能真實準確的反映結構中鋼筋的腐蝕狀況，因此，以此為基礎進行的剩余壽命預存在不準確、不科學的問題，因而對結構的安全使用評估存在偏差。另外，其傳感器的長效性也備受質疑。我國國內尚缺乏后裝式腐蝕監測系統相關的研發。