[發明專利]一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法

在審

• 申請號: 202110390677.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN112858462A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 盧純義;余忠東;丁雙松;于津;何劍杰;周永紅;徐夢達;周樺;錢子淵;馬靜君;鄧博文;裘科成
• 申請（專利權）人: 浙江捷安工程有限公司
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：分析鋼筋中含碳量不同引起的磁特性變化；

S2：獲取混凝土構件中鋼筋的位置；

S3：移動測量點及分析磁感應強度變化；

S4：比對測量結果及制定判定標準。

2.根據權利要求1所述的一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法，其特征在于：所述S1具體為：

鐵磁材料的磁化強度與鐵磁材料中的磁疇和疇壁遷移有關；

當鋼的碳含量增高時，有兩方面的因素會導致鋼的磁導率降低：一方面，C原子會與附近Fe原子形成Fe₃C，Fe₃C的磁導率不如純鐵，減小鋼的磁導率，另一方面，C原子在鐵基體晶體中的滲入影響固溶體的成分，而第二相粒子的含量增多以及其導致的晶格畸變引起的不均勻應力分布、不均勻疇壁密度分布以及不均勻固溶原子分布等都將會使疇壁移動的特征阻力增大，導致疇壁遷移阻力增大，從而使鋼的磁化強度降低；根據電磁學計算理論，

式中，μ_r為相對磁導率，M為材料的磁化強度，H為材料所處磁場大小；

當鋼的磁化強度減小時，磁導率會減小。

3.根據權利要求2所述的一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法，其特征在于：所述S2具體為：

對混凝土構件內鋼筋含碳量是否達標的進行檢測，首先需要對構件中的鋼筋進行位置獲取；根據磁介質理論，當空間中存在磁導率強的鐵磁材料時，永磁體產生的絕大部分磁力線將通過鐵磁材料形成閉合回路；磁力線的集中將增大該點處的磁感應強度，與永磁體相對固定的測點的磁感應強度獲取混凝土構件中鋼筋的位置。

4.根據權利要求3所述的一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法，其特征在于：所述S3具體為：

永磁體產生磁性的原因是磁體材料內存在剩余磁化強度，等效為一定的極化電流，永磁體產生的空間磁場用畢奧-沙伐爾定律描述；當永磁體內部的磁化強度分布均勻時，極化電流只存在于永磁體表面；當磁化強度分布不均時，極化電流還將在永磁體體內分布，其空間磁場的分布表示為：

式中，j為面電流密度，δ為體電流密度，r為空間計算點到永磁體的矢徑；

確定混凝土構件中的鋼筋位置之后，將測量裝置沿著垂直于鋼筋軸向向上以1厘米的間隔移動；根據永磁體的空間磁場計算理論，考慮到鋼筋對于磁場分布的影響，測量點磁場強度應與距離的平方近似成反比。

5.根據權利要求4所述的一種應用于混凝土構件內鋼筋含碳量達標的快速無損檢測方法，其特征在于：所述S4具體為：

鋼筋用碳含量為0.25％-0.6％的中碳鋼制成，相對磁導率約為200；含碳量的增加將導致相對磁導率減小，在仿真中采用相對磁導率分別為200,100和50的三種鋼筋進行有限元仿真模型搭建并得到結果；永磁鐵的剩余磁化強度設為0.4T；

不同含碳量的鋼筋在同一測量方案下的測量結果有所差異，用均方根誤差法對測量結果分析：

其中，d_i為測量樣本值與標準值之差，n為測量次數；

通過計算得到相對磁導率為100和50時，均方根誤差分別為93.09Gs和216.30Gs；

在永磁體剩余磁場強度為0.4T，測量值的均方根誤差超過100Gs時，認為混凝土構件內鋼筋磁導率異常，碳含量超標，進而判斷該混凝土構件中的鋼筋為不合格產品。