[發明專利]基于電磁場原理的外置式鋼筋銹蝕原位無損監測試驗裝置及測試方法

在審

• 申請號: 201910990905.0
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110646504A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 付傳清;黃家輝;金南國;李宗津
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 33241 杭州斯可睿專利事務所有限公司
• 代理人: 王利強

一種基于電磁場原理的外置式鋼筋銹蝕原位無損監測試驗裝置，包括傳感器系統和三維精準定位及移動系統；傳感器系統包括磁感應強度監測單元和數據處理單元，磁感應強度監測單元包括磁芯、線圈、封裝外殼、霍爾傳感器和信號發生器；數據處理單元包括信號處理器和中央處理器，三維精準定位及移動系統包括左右移動與固定單元、上下移動與固定單元、前后移動與固定單元和夾緊爪單元。以及提供一種基于電磁場原理的外置式鋼筋銹蝕原位無損監測試驗裝置測試方法，包括待測試件預處理、測定磁感應強度、三維精準定位及移動、標定試驗、根據標定擬合方程計算得到鋼筋銹蝕率。本發明實現對鋼筋銹蝕的精準監測；既適用于砂漿試件也適用于混凝土試件。

技術領域

本發明涉及建筑工程中的鋼筋銹蝕監測技術，特別涉及一種基于電磁場原理的外式鋼筋銹蝕原位無損監測試驗裝置及測試方法。

背景技術

鋼筋混凝土結構結合了鋼筋抗拉和混凝土抗壓的特點，自19世紀中期應用于土木工程領域以來，由于其成本低廉、取材廣泛、方便施工等特點，鋼筋混凝土結構已成為世界上應用最為廣泛的結構形式。長久以來，混凝土耐久性失效造成的損害十分巨大，已經遠遠超出了人們的預期，成為一個世界難題。而在混凝土耐久性破壞原因中以鋼筋銹蝕最為嚴重，引起了國內外的廣泛關注。針對建筑工程中鋼筋銹蝕檢測的研究，前人也做了大量的研究。

目前，鋼筋銹蝕的監測方法分為破損檢測和無損檢測。破損檢測測量結果較為精確，但需對鋼筋混凝土進行破型取出鋼筋，對混凝土結構造成的損害不可逆轉，對正處于服役期間的鋼筋混凝土結構并不適用。無損檢測方法是當今研究的熱點，主要有半電池電位法、聲發射技術和內置式監測技術。半電池電位法利用鋼筋銹蝕的電化學反應引起電位變化，測定鋼筋銹蝕狀態，但其精確度較低，只能定性判斷鋼筋銹蝕概率，且無統一判定標準；聲發射技術依據累計撞擊數等參數，只能定性判斷銹蝕發生概率，無法定量測量鋼筋銹蝕率；基于磁場原理的鋼筋銹蝕監測方法，中國專利授權公告號CN109374726A，授權公告日為2019年2月22日，名稱為“基于磁場的混凝土中鋼筋銹蝕無損動態監測傳感器及系統”；中國專利授權公告號CN208420791U，授權公告日為2019年1月22日，名稱為“一種鋼筋銹蝕電磁場變響應裝置”，兩件專利提供了一種應用于內置于混凝土的鋼筋銹蝕監測傳感器，用于監測內置于混凝土的鋼筋銹蝕情況，但內置式監測傳感器會嚴重影響鋼筋混凝土的力學性能和鋼筋的自然銹蝕規律；且此類傳感器內置于混凝土內只能一次性使用，成本較高。中國專利授權公告號CN108469514A，授權公告日為2018年8月31日，名稱為“一種混凝土內鋼筋銹蝕行為的監測設備及其方法”，此專利涉及的傳感器尚有不足：一是傳感器雖然能測定鋼筋的銹蝕情況，但只能定性判斷混凝土內鋼筋整體的銹蝕情況，無法判斷單根鋼筋的銹蝕情況，而實際工程中混凝土內鋼筋銹蝕情況有所不同，因此需對單根鋼筋銹蝕情況進行測定；二是經本發明人試驗測試結果證明，鋼筋位置不同對霍爾傳感器響應情況影響遠大于鋼筋銹蝕的影響，可見鋼筋無法保證原位監測的情況下誤差較大；三是此專利霍爾傳感器只單一直線方向布置，此方法不能有效監測鋼筋位置變化規律；四是實際的混凝土柱尺寸較大，而此專利測試需有效卡住整個鋼筋混凝土柱，所需的磁芯卡口較大，經本發明人試驗測試結果證明，卡口的增大會導致霍爾傳感器檢測靈敏度降低；同時，以上三件專利涉及的鋼筋銹蝕監測系統缺乏有效的三維定位和移動裝置，無法實現鋼筋原位銹蝕監測，經本發明人試驗證明，鋼筋與傳感器卡口的相對位置移動會導致磁感應強度變化，而鋼筋銹蝕的監測也是以磁感應強度變化值為依據，因此鋼筋無法保證原位監測的情況下誤差較大；綜上所述，以上三件專利所涉及的傳感器測定結果不能反映鋼筋真實銹蝕情況，無法得到準確、可靠的數據用以預測不同情況下的鋼筋的銹蝕程度。

在實際建筑工程中，仍然沒有外置式精確測定鋼筋銹蝕率的原位監測試驗裝置及測試方法。

可見，找到一種原理清楚、方法簡便、測定速度快、重復使用、工程應用性強和穩定性好等優點的外置式無損動態鋼筋銹蝕監測試驗裝置及測試方法，提高對鋼筋銹蝕程度評估和預測不斷深入具有重要意義。

發明內容