[發明專利]基于磁場原理的既有鋼筋混凝土結構鋼筋非均勻銹蝕無損監測傳感器及測試方法

在審

• 申請號: 202010860167.0
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112034035A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 付傳清;黃家輝;葉海隆;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: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于磁場原理的既有鋼筋混凝土結構鋼筋非均勻銹蝕無損監測傳感器，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外置式傳感器和貼面式傳感器，外置式傳感器包括外置式傳感器左磁芯、外置式傳感器右磁芯、外置式傳感器永磁體、第一霍爾傳感器、第二霍爾傳感器和外置式傳感器封裝外殼；貼面式傳感器包括貼面式傳感器永磁體、內磁芯、外磁芯、貼面式傳感器封裝外殼。以及提供一種測試方法。本發明通過磁場通過鋼筋非均勻銹蝕區域進行鋼筋非均勻銹蝕的有效測定，一個貼面式傳感器對應多根鋼筋、一個外置式傳感器對應多個鋼筋混凝土結構進行銹蝕監測，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。

技術領域

本發明涉及建筑工程中的鋼筋銹蝕監測技術，特別涉及一種基于磁場原理的既有鋼筋混凝土結構鋼筋非均勻銹蝕無損監測傳感器及測試方法。

背景技術

自從1824年水泥被發明，混凝土成為世界上使用最廣泛的建筑材料，由于其具有原材料豐富，制作工藝簡單，成本低，以及抗壓強度高等特點被廣泛應用于工業與民用建筑、橋梁、隧道等土木工程領域。1991年，在第二屆混凝土耐久性國際學術會議上指出氯鹽侵蝕導致鋼筋銹蝕是最嚴重、最普遍的混凝土結構耐久性問題。

鋼筋銹蝕不僅會使鋼筋混凝土結構的承載能力降低，還會降低鋼筋的有效截面面積和鋼筋混凝土之間的粘結力。因此，量化表征及監測鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕程度，對于合理制定鋼筋混凝土結構的維護方案，保障混凝土結構的安全性具有重要意義。

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，但需對鋼筋混凝土結構進行破型取出鋼筋，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”和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內置于混凝土的鋼筋銹蝕監測傳感器，此類傳感器能精準測定鋼筋均勻銹蝕的情況，但尚存在不足：內置式監測傳感器由于卡緊鋼筋，會限制鋼筋的銹蝕膨脹，影響鋼筋的自然銹蝕規律，且此類傳感器只能精準測定鋼筋均勻銹蝕的情況，但自然環境下的鋼筋銹蝕往往呈現不均勻性。除此之外，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為外置式傳感器，也存在不足之處，只能針對實驗室內的小型鋼筋混凝土試件進行銹蝕測定，且鋼筋位置的不同對試驗結果影響較大。而在實際工程中，鋼筋混凝土柱、梁和板往往具有復雜的鋼筋排布，且邊角鋼筋和中部鋼筋的銹蝕分布呈現不同趨勢，故以上專利均無法對既有鋼筋混凝土結構的鋼筋進行銹蝕監測。

在實際建筑工程中，仍然沒有精確測定這種既有結構鋼筋銹蝕率的傳感器和測試方法。

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鋼筋非均勻銹蝕監測傳感器，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