CN107014744A - 一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，该监测装置包括不锈钢环片、不锈钢环片固定支架、不锈钢环片固定横梁，不锈钢环片固定横梁固定在箍筋上，箍筋和待监测钢筋均位于混凝土内，不锈钢环片固定支架的一端与不锈钢环片固定横梁连接，不锈钢环片固定支架的另一端与不锈钢环片连接，不锈钢环片为两端分开的带状不锈钢片环绕组成的环状结构，不锈钢环片的中间为镂空结构，待监测钢筋从不锈钢环片的中间穿过，不锈钢环片与待监测钢筋间有间隙；该监测装置还包括导线和检测件，不锈钢环片的两端分别通过导线与检测件连接。本发明的装置和方法能够以较低的成本实现在不破损混凝土的条件下对钢筋锈蚀率进行长期监测。

Description

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法，尤其涉及一种基于导电原理的钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法，属于钢筋混凝土结构健康监测和耐久性监测领域。

背景技术

钢筋锈蚀对混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。在碳化、氯离子侵蚀等因素作用下混凝土内部介质的PH值逐渐降低，钢筋表面在碱性介质中形成的钝化膜会逐渐被破坏而丧失保护作用，引起钢筋的锈蚀，其锈蚀产物体积是相应锈蚀钢筋体积的2-4倍，因而会向四周膨胀，同时受周围混凝土的约束，在界面上产生锈胀压力。钢筋锈蚀不仅会影响钢筋和混凝土间的粘结性能，还会导致混凝土保护层受拉开裂，而裂缝一旦产生，有害物质会更加容易进入到钢筋表面，进而加速其锈蚀。锈蚀不仅会影响结构的使用性能，严重时甚至会威胁结构安全。因此，有必要对混凝土结构中钢筋锈蚀进行监测，发现问题及时处理，减小事故的发生。

传统的钢筋锈蚀监测方法包括间接监测和直接监测两类。间接监测方法主要通过测定影响钢筋锈蚀的某些参数，包括钢筋表面的氯离子浓度、锈蚀电流大小等，再根据这些参数与钢筋锈蚀的关系对其锈蚀率进行监测。该方法受外界环境因素、材料性质、电磁干扰等影响较大，监测精度难以保证。直接监测主要通过测定钢筋锈蚀后的物理量进行监测，包括锈蚀产物的成分和含量、钢筋剩余直径、混凝土胀裂等。该方法较为直观，但实际操作时需要破损混凝土保护层，较为费时、费力。

目前，光纤光栅传感器已逐步运用到钢筋锈蚀率的监测领域，这类装置主要是预埋光纤光栅传感器测定锈蚀过程中钢筋截面减小和混凝土胀裂等引起的形变变化。相比传统的检测方法，光纤光栅传感器具有耐腐蚀性好、灵敏度较高等优势，但也存在诸多的不足。首先，多数光纤光栅传感器直接缠绕或张贴于被测钢筋表面，由于光纤光栅传感器直接与被测钢筋接触，光纤光栅传感器会抑制或加速局部区域钢筋的锈蚀，钢筋锈蚀后也可能会引起传感器的脱落，都会影响测试精度；再者，土木工程施工粗放，而光纤光栅传感器是脆弱的部件，很容易在混凝土浇筑过程中造成预埋光纤弯曲半径过小，造成传感器失效；此外，光纤光栅传感器需要的仪器设备价格昂贵，成本较高。这些因素都影响到光纤光栅传感器在钢筋锈蚀监测领域的广泛应用。

发明内容

针对现有钢筋锈蚀监测技术的不足，本发明提供一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，能够以较低的成本实现在不破损混凝土的条件下对钢筋锈蚀率和锈蚀速度的长期监测，而且本发明的装置和方法监测准确，不影响待监测钢筋的实际锈蚀情况。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置。

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，该监测装置包括不锈钢环片、不锈钢环片固定支架、不锈钢环片固定横梁。不锈钢环片固定横梁固定在箍筋上。箍筋和待监测钢筋均位于混凝土内。不锈钢环片固定支架的一端与不锈钢环片固定横梁连接，不锈钢环片固定支架的另一端与不锈钢环片连接。不锈钢环片为两端分开的带状不锈钢片环绕组成的环状结构。不锈钢环片的中间为镂空结构。待监测钢筋从不锈钢环片的中间穿过，不锈钢环片与待监测钢筋间有间隙。该监测装置还包括导线和检测件。不锈钢环片的两端分别通过导线与检测件连接。

作为优选，所述不锈钢环片上设有缺口。

优选的是，缺口为一字型、V型、半圆形、梯形或矩形。

更优选的是，缺口的深度为不锈钢环片宽度的1-80％，优选为5-60％，更优选为10-50％。

作为优选，该监测装置包括多个不锈钢环片。待监测钢筋依次从多个不锈钢环片的中间穿过。每一个不锈钢环片的两端分别独立的通过导线与检测件连接。

优选的是，多个不锈钢环片中每一个不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙不相等。

在本发明中，多个不锈钢环片中相邻不锈钢环片间的距离相等或者不相等。

在本发明中，相邻不锈钢环片间的距离为5-500cm，优选为10-300cm，更优选为15-200cm。

在本发明中，不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙为1-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm。

在本发明中，所述检测件包括电源和指示灯。

在本发明中，不锈钢环片的两端通过不锈钢套箍、固定螺钉固定在不锈钢环片固定支架上。

优选的是，不锈钢环片两端的中间夹有绝缘垫片。

更优选的是，不锈钢环片的两端与不锈钢环片固定支架之间均设有不锈钢垫片。

作为优选，不锈钢环片固定横梁的轴线方向与待监测钢筋的轴线方向平行。

优选的是，不锈钢环片的圆心与待监测钢筋的圆心重合。

作为优选，不锈钢环片固定支架和不锈钢环片固定横梁均为空心管。导线的一端与不锈钢垫片连接后从空心管的中心穿过，另一端与检测件连接。

优选的是，不锈钢环片固定支架和不锈钢环片固定横梁均为绝缘空心管。

更优选的是，不锈钢环片固定支架和不锈钢环片固定横梁均为塑料空心管。

在本发明中，所述不锈钢环片的外径小于混凝土的尺寸。

在本发明中，不锈钢环片的厚度为0.01-2mm，优选为0.05-1.5mm，更优选为0.1-1mm。

作为优选，该监测装置还包括无线发射设备。无线发射设备与检测件连接，无线发射设备用于远程控制该监测装置。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率的监测方法。

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率的监测方法，该方法包括以下步骤：

1)根据混凝土的尺寸大小，确定不锈钢环片的外径大小；根据钢筋混凝土结构的使用情况和周边环境，确定不锈钢环片的厚度、缺口的深度；根据待监测钢筋的大小，确定不锈钢环片与待监测钢筋之间的间隙大小；

2)根据步骤1)中不锈钢环片上缺口的深度、不锈钢环片的厚度计算不锈钢环片的破断应力；

3)安装：在待监测钢筋安装后，在箍筋上绑扎不锈钢环片固定横梁，不锈钢环片的一端固定在不锈钢环片固定支架上，不锈钢环片的另一端包围待监测钢筋后固定在不锈钢环片固定支架，不锈钢环片两端的中间夹有绝缘垫片，不锈钢环片的两端与不锈钢环片固定支架之间均设有不锈钢垫片，导线的一端与不锈钢垫片连接后从空心管的中心穿过，另一端与电源、指示灯连接，浇筑混凝土；

4)监测：间隔一段时间，选择一片不锈钢环片连接电源，监测与该不锈钢环片连接的指示灯的情况：

如果指示灯亮，说明不锈钢环片没有断裂，也就是说，设有不锈钢环片位置处的待监测钢筋没有锈蚀到使得不锈钢环片断裂的程度；

如果指示灯不亮，说明不锈钢环片断裂，也就是说，设有不锈钢环片位置处待监测钢筋锈蚀，使得不锈钢环片断裂。

作为优选，沿着待监测钢筋的长度方向，设有多个不锈钢环片，而且每一个不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙不相等。监测过程中，依次检测每一个不锈钢环片的断裂情况。某一片不锈钢环片断裂，根据该不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙大小，采用弹塑性力学方法，计算混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率。

优选的是，根据先后断裂的多片不锈钢环片，根据该多片不锈钢环片分别与待监测钢筋间的间隙大小，计算出钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀速度。

作为优选，通过无线发射设备进行无线传播信号，远程控制该监测装置中不锈钢环片的断裂情况。

在本发明中，箍筋是用于捆扎和固定钢筋和监测装置的。

在本发明中，不锈钢环片固定支架与不锈钢环片固定横梁是固定连接，一般是垂直连接。

在本发明中，待监测钢筋从不锈钢环片的中间穿过是指：不锈钢环片是中间镂空的环状结构，不锈钢环片套在待监测钢筋的外周。不锈钢环片由单根不锈钢长薄片环绕而成。

在本发明中，不锈钢环片上设有缺口，缺口的作用是降低不锈钢环片的破断应力。缺口的形状不受限制，缺口的深度只是缺口在不锈钢环片宽度方向的宽度，缺口的深度越大，不锈钢环片的破断应力越小，不锈钢环片越容易断裂；缺口的深度越小，不锈钢环片的破断应力越大，不锈钢环片越不容易断裂。由缺口深度和形状决定不锈钢环片的破断应力。

在本发明中，设置多个不锈钢环片，可以监测不同时期钢筋混凝土内钢筋的锈蚀情况，长时间掌握钢筋的情况。

在本发明中，不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙根据实际情况设定，根据钢筋混凝土的实际情况设定。可以设置特定的不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙；例如，当与待监测钢筋间的特定间隙的不锈钢环片断裂时，设定为该钢筋混凝土必须进行某一点护理或者保护措施；可以将不锈钢环片与待监测钢筋间的最大间隙设置为该钢筋混凝土的最危险参数，也就是说，当与待监测钢筋间的最大间隙的不锈钢环片断裂时，说明该钢筋混凝土达到危险极限，需要拆除或者其他处理。多个不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙不同，也就是说不锈钢环片的直径或者厚度不同。多个不锈钢环片与待监测钢筋间的间隙不同，与不锈钢环片连接的不锈钢环片固定支架的长度不同，根据实际情况设定。

在本发明中，相邻不锈钢环片间的距离不受限制，可以相等也可以不相等，根据待测钢筋的实际情况设定。一般的，每米待测钢筋的长度方向上设有1-10个不锈钢环片，优选为2-8个不锈钢环片，更有选为3-5个不锈钢环片。

在本发明中，电源和指示灯用于监测不锈钢环片是否断裂。

在本发明中，不锈钢环片两端的中间夹有绝缘垫片，绝缘垫片用于将不锈钢环片两端分开，分别于电源的正极和负极连接，形成闭合回路，避免短路。不锈钢垫片与不锈钢环片直接接触，用于更加方便的连接导线。不锈钢套箍和固定螺钉用于将不锈钢垫片固定在支架上。

在本发明中，混凝土的尺寸是指混凝土的外部尺寸，不锈钢环片必须全部位于混凝土内。如果混凝土时长方体形，不锈钢环片的外径分别小于混凝土的长、宽和高；如果混凝土为圆柱形，不锈钢环片的外径小于混凝土的直径；如果混凝土为其他形状，不锈钢环片的外径均须小于混凝土的外部尺寸。不锈钢环片的最小半径大于被测钢筋半径、最大半径小于钢筋的混凝土保护层，其间半径根据不锈钢环片数量确定。

在本发明中，不锈钢环片、不锈钢环片固定支架、不锈钢环片固定梁和导线为永久装置，在钢筋绑扎后进行安装，随后进行混凝土浇筑。电源和指示灯为测试辅助设备，每次测试时临时安装，测试完毕可以移除。

在本发明中，不锈钢环片固定支架和不锈钢环片固定梁均可采用空心管，导线可以从中穿过引出构件表面。

本发明专利的原理在于：通过在混凝土预埋不同直径或厚度的不锈钢环片，并在不锈钢环片上设置缺口以降低和控制其破断应力，利用钢筋锈蚀产物体积膨胀效应引起不锈钢环片发生断裂，通过测定各不锈钢环片的导电性可以确定若干关键时间节点，再通过不锈钢环片破断应力、锈蚀产物膨胀与混凝土的变形协调关系等计算出各时间节点对应的钢筋锈蚀率和锈蚀速度或速率。

本发明中不锈钢环片为监测装置的关键元件，本发明利用钢筋锈蚀膨胀引发的不锈钢环片断裂，通过测定不锈钢环片的导电性确定若干关键时间节点，再反推钢筋锈蚀膨胀量，进一步计算钢筋不同时间节点下钢筋的锈蚀率。通过设置不同直径、厚度和缺口，来调节不锈钢环片的破断应力灵敏度，并要预先确定各不锈钢环片的破断应力值。

在本发明中，可以按照以下方法操作：不锈钢环片的一端预先通过不锈钢垫片和绝缘垫片固定于不锈钢环片固定支架末端，另一端在装置安装现场通过不锈钢套箍、固定螺钉和不锈钢垫片固定于不锈钢环片固定支架的末端，其中，不锈钢套箍可以不锈钢环片固定支架滑动，调节固定螺钉将不锈钢环片的活动端固定于塑料固定架支架末端。

锈蚀监测装置的具体安装过程是：首先，根据被测钢筋测点选取适当位置绑扎不锈钢环片固定支架，使得不锈钢环片的圆心与被测钢筋圆心基本重合；然后拧松固定螺钉，将不锈钢套箍挪至不锈钢环片固定横梁附近，并取出不锈钢环片固定支架末端的不锈钢垫片；进而将不锈钢环片绕过被测钢筋，将其活动端部至于不锈钢环片固定支架末端，安装不锈钢垫片；最后，挪回不锈钢套箍至固定位置，拧紧固定螺钉将不锈钢环片固定。由于两片不锈钢垫片分别与导线连接，此过程同时实现了不锈钢环片两端导线的外接。

浇筑混凝土后，每隔适当时间即采用电源和指示灯对监测装置中各不锈钢环片的导电性进行测定，或采用无线信号传播系统对不锈钢环片的导电性进行实时监控，确定各不锈钢环片断裂时的关键时间节点。采用弹塑性力学方法，计算各关键时间节点时不锈钢环片发生破断时的混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率。

在本发明中，监测装置安装之后，浇筑结构的混凝土，混凝土浇筑过程中注意对不锈钢环片和导线的保护，防止其错位和破坏，混凝土振动棒尽量远离测试装置。

在本发明中，根据钢筋锈蚀率的检测结果，评定其对结构使用性能和承载能力的影响，及时做出维修加固等处理措施，以减小事故等的发生。当监测到钢筋发生锈蚀时，可以采用以下处理方式：

1、混凝土表面涂层法，在整个混凝土表面覆盖一层水泥基覆层、渗透型涂层或表面涂覆层，并填补自然坍塌或侵蚀老化所形成的孔洞。水泥基覆层包括普通水泥砂浆和聚合物改性水泥砂浆。渗透型涂层采用在混凝土表面涂覆渗透型硅烷浸渍剂形成涂层。混凝土表面涂覆层主要采用沥青、煤焦油类或树脂类涂料进行涂覆覆盖。

2、局部修补法，是对已经产生轻微锈蚀的钢筋处的混凝土去除，用碱性修补砂浆对该部位进行局部修补。

3、钢筋涂层法，是对锈蚀的钢筋进行除锈处理，在钢筋表面涂覆环氧树脂或聚乙烯醇缩丁醛涂层，阻止钢筋继续锈蚀。

4、全面覆盖碱性砂浆法(全面覆盖喷射混凝土法)，是在混凝土表面涂抹一层水泥砂浆或者喷射混凝土，使混凝土再碱化和钢筋再钝化。

5、电化学再碱化法，在短期内(100～200小时)外敷阳极和电解质，对被保护范围内的钢筋外加阴极电流，使混凝土恢复碱性和钢筋再钝化。

6、电化学脱盐法，在短期内(约8周时间)，外加电流于临时设置于混凝土表面的阳极和电解质溶液，对钢筋施加阴极电流，使受盐污染的混凝土中氯离子浓度下降到临界浓度以下，并在断电后可以长期保持钢筋的钝化。

7、阴极保护法，是将直流电源的负极连接在混凝土的钢筋上，对钢筋持续施加阴极电流，使其表面各处均不再发生释放电子的阳极反应，从而避免锈蚀。

根据实际情况需要，也可以采用处理方式处理已经开始锈蚀的钢筋；如果钢筋混凝土内的钢筋已经锈蚀到很严重的程度，根据评估，可以选择拆除等方式处理。

在本发明中，采用监测装置对维修处理后的钢筋锈蚀情况继续进行监测，对维修处理效果进行评价，或再次预警结构的锈蚀状况。

与现有技术相比较，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

1、本发明的监测装置采用不锈钢环片作为主要测试元件，不仅耐腐蚀性好，而且具有较高的强度，能较好的适应于土木工程中的粗放式施工；

2、本发明的监测装置中不锈钢环片通过外部塑料固定架固定，不锈钢环片与钢筋之间不存在多余部件也不直接接触，对钢筋锈蚀扰动少；

3、本发明的监测装置采用导电原理，构造简单、安装方便，而且无需昂贵的专用仪器和设备，仅需借助电源和指示灯即可对结构的锈蚀情况进行测定，监测装置成本低，并且无需破损混凝土，操作方便，能适用于土木工程的广泛应用；

4、本发明通过控制不锈钢环片的直径、厚度、缺口的形状和深度，能有效调控破断应力的灵敏度，具有较高的测试精度。

附图说明

图1是本发明一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置的整体结构示意图；

图2是本发明一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置的横向剖面图；

图3是本发明一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置的立面图；

图4位本发明一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置的不锈钢环片的局部示意图。

附图说明：1：不锈钢环片；101：缺口；2：不锈钢环片固定支架；3：不锈钢环片固定横梁；4：箍筋；5：待监测钢筋；6：混凝土；7：导线；8：检测件；801：电源；802：指示灯；901：不锈钢套箍；902：固定螺钉；903：绝缘垫片；904：不锈钢垫片；10：无线发射设备。

具体实施方式

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置。

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，该监测装置包括不锈钢环片1、不锈钢环片固定支架2、不锈钢环片固定横梁3。不锈钢环片固定横梁3固定在箍筋4上。箍筋4和待监测钢筋5均位于混凝土6内。不锈钢环片固定支架2的一端与不锈钢环片固定横梁3连接，不锈钢环片固定支架2的另一端与不锈钢环片1连接。不锈钢环片1为两端分开的带状不锈钢片环绕组成的环状结构。不锈钢环片1的中间为镂空结构。待监测钢筋5从不锈钢环片1的中间穿过，不锈钢环片1与待监测钢筋5间有间隙。该监测装置还包括导线7和检测件8。不锈钢环片1的两端分别通过导线7与检测件8连接。。

作为优选，所述不锈钢环片1上设有缺口101。

优选的是，缺口101为一字型、V型、半圆形、梯形或矩形。

更优选的是，缺口101的深度为不锈钢环片1宽度的1-80％，优选为5-60％，更优选为10-50％。

作为优选，该监测装置包括多个不锈钢环片1。待监测钢筋5依次从多个不锈钢环片1的中间穿过。每一个不锈钢环片1的两端分别独立的通过导线7与检测件8连接。

优选的是，多个不锈钢环片1中每一个不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙不相等。

在本发明中，多个不锈钢环片1中相邻不锈钢环片1间的距离相等或者不相等。

在本发明中，相邻不锈钢环片1间的距离为5-500cm，优选为10-300cm，更优选为15-200cm。

在本发明中，不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙为1-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm。

在本发明中，所述检测件8包括电源801和指示灯802。

在本发明中，不锈钢环片1的两端通过不锈钢套箍901、固定螺钉902固定在不锈钢环片固定支架2上。

优选的是，不锈钢环片1两端的中间夹有绝缘垫片903。

更优选的是，不锈钢环片1的两端与不锈钢环片固定支架2之间均设有不锈钢垫片904。

作为优选，不锈钢环片固定横梁3的轴线方向与待监测钢筋5的轴线方向平行。

优选的是，不锈钢环片1的圆心与待监测钢筋5的圆心重合。

作为优选，不锈钢环片固定支架2和不锈钢环片固定横梁3均为空心管。导线7的一端与不锈钢垫片904连接后从空心管的中心穿过，另一端与检测件8连接。

优选的是，不锈钢环片固定支架2和不锈钢环片固定横梁3均为绝缘空心管。

更优选的是，不锈钢环片固定支架2和不锈钢环片固定横梁3均为塑料空心管。

在本发明中，所述不锈钢环片1的外径小于混凝土6的尺寸。

在本发明中，不锈钢环片1的厚度为0.01-2mm，优选为0.05-1.5mm，更优选为0.1-1mm。

作为优选，该监测装置还包括无线发射设备10。无线发射设备10与检测件8连接，无线发射设备10用于远程控制该监测装置。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率的监测方法。

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率的监测方法，该方法包括以下步骤：

1)根据混凝土6的尺寸大小，确定不锈钢环片1的外径大小；根据钢筋混凝土结构的使用情况和周边环境，确定不锈钢环片1的厚度、缺口101的深度；根据待监测钢筋5的大小，确定不锈钢环片1与待监测钢筋5之间的间隙大小；

2)根据步骤1)中不锈钢环片1上缺口101的深度、不锈钢环片1的厚度计算不锈钢环片1的破断应力；

3)安装：在待监测钢筋5安装后，在箍筋4上绑扎不锈钢环片固定横梁3，不锈钢环片1的一端固定在不锈钢环片固定支架2上，不锈钢环片1的另一端包围待监测钢筋5后固定在不锈钢环片固定支架2，不锈钢环片1两端的中间夹有绝缘垫片903，不锈钢环片1的两端与不锈钢环片固定支架2之间均设有不锈钢垫片904，导线7的一端与不锈钢垫片904连接后从空心管的中心穿过，另一端与电源801、指示灯802连接，浇筑混凝土；

4)监测：间隔一段时间，选择一片不锈钢环片1连接电源801，监测与该不锈钢环片1连接的指示灯802的情况：

如果指示灯802亮，说明不锈钢环片1没有断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处的待监测钢筋5没有锈蚀到使得不锈钢环片1断裂的程度；

如果指示灯802不亮，说明不锈钢环片1断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处待监测钢筋5锈蚀，使得不锈钢环片1断裂。

作为优选，沿着待监测钢筋5的长度方向，设有多个不锈钢环片1，而且每一个不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙不相等。监测过程中，依次检测每一个不锈钢环片1的断裂情况。某一片不锈钢环片1断裂，根据该不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙大小，采用弹塑性力学方法，计算混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率。

优选的是，根据先后断裂的多片不锈钢环片1，根据该多片不锈钢环片1分别与待监测钢筋5间的间隙大小，计算出钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀速度。

作为优选，通过无线发射设备10进行无线传播信号，远程控制该监测装置中不锈钢环片1的断裂情况。

实施例1

一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，该监测装置包括一片不锈钢环片1、不锈钢环片固定支架2、不锈钢环片固定横梁3。不锈钢环片固定横梁3固定在箍筋4上。箍筋4和待监测钢筋5均位于混凝土6内。不锈钢环片固定支架2的一端与不锈钢环片固定横梁3连接，不锈钢环片固定支架2的另一端与不锈钢环片1连接。不锈钢环片1为两端分开的带状不锈钢片环绕组成的环状结构。不锈钢环片1的中间为镂空结构。待监测钢筋5从不锈钢环片1的中间穿过，不锈钢环片1与待监测钢筋5间有间隙，间隙为10mm。该监测装置还包括导线7和检测件8。不锈钢环片1的两端分别通过导线7与检测件8连接。

检测件8包括电源801和指示灯802。不锈钢环片1的两端通过不锈钢套箍901、固定螺钉902固定在不锈钢环片固定支架2上。不锈钢环片1两端的中间夹有绝缘垫片903。不锈钢环片1的两端与不锈钢环片固定支架2之间均设有不锈钢垫片904。不锈钢环片固定横梁3的轴线方向与待监测钢筋5的轴线方向平行。不锈钢环片1的圆心与待监测钢筋5的圆心重合。不锈钢环片固定支架2和不锈钢环片固定横梁3均为塑料空心管。导线7的一端与不锈钢垫片904连接后从空心管的中心穿过，另一端与检测件8连接。

不锈钢环片1的外径小于混凝土6的尺寸。不锈钢环片1的厚度为0.1mm。

实施例2

重复实施例1，只是不锈钢环片1上设有缺口101，缺口101为半圆形，缺口101的深度为不锈钢环片1宽度的10％。

实施例3

重复实施例2，只是该监测装置包括4个不锈钢环片1。待监测钢筋5依次从4个不锈钢环片1的中间穿过。每一个不锈钢环片1的两端分别独立的通过导线7与检测件8连接。相邻不锈钢环片1间的距离相等，为50cm。

4个不锈钢环片1中每一个不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙不相等；根据间隙大小，依次为5mm、10mm、20mm、50mm。

实施例4

重复实施例3，只是相邻不锈钢环片1间的距离不相等，依次为10cm、20cm、30cm、50cm。

实施例5

重复实施例3，只是该监测装置还包括无线发射设备10。无线发射设备10与检测件8连接，无线发射设备10用于远程控制该监测装置。

使用实施例1

使用实施例2的方法：

1)根据混凝土6的尺寸大小，确定不锈钢环片1的外径大小；根据钢筋混凝土结构的使用情况和周边环境，确定不锈钢环片1的厚度、缺口101的深度；根据待监测钢筋5的大小，确定不锈钢环片1与待监测钢筋5之间的间隙大小；

2)根据步骤1)中不锈钢环片1上缺口101的深度、不锈钢环片1的厚度计算不锈钢环片1的破断应力；

3)安装：在待监测钢筋5安装后，在箍筋4上绑扎不锈钢环片固定横梁3，不锈钢环片1的一端固定在不锈钢环片固定支架2上，不锈钢环片1的另一端包围待监测钢筋5后固定在不锈钢环片固定支架2，不锈钢环片1两端的中间夹有绝缘垫片903，不锈钢环片1的两端与不锈钢环片固定支架2之间均设有不锈钢垫片904，导线7的一端与不锈钢垫片904连接后从空心管的中心穿过，另一端与电源801、指示灯802连接，浇筑混凝土；

4)监测：间隔一段时间，监测与该不锈钢环片1连接的指示灯802的情况：

如果指示灯802亮，说明不锈钢环片1没有断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处的待监测钢筋5没有锈蚀到使得不锈钢环片1断裂的程度；

如果指示灯802不亮，说明不锈钢环片1断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处待监测钢筋5锈蚀，使得不锈钢环片1断裂。

5)如果不锈钢环片1断裂，根据该不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙大小，采用弹塑性力学方法，计算混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率。

使用实施例2

使用实施例3的方法：

1)根据混凝土6的尺寸大小，确定不锈钢环片1的外径大小；根据钢筋混凝土结构的使用情况和周边环境，确定不锈钢环片1的厚度、缺口101的深度；根据待监测钢筋5的大小，确定不锈钢环片1与待监测钢筋5之间的间隙大小；

2)根据步骤1)中不锈钢环片1上缺口101的深度、不锈钢环片1的厚度计算不锈钢环片1的破断应力；

3)安装：在待监测钢筋5安装后，在箍筋4上绑扎不锈钢环片固定横梁3，将4个不锈钢环片1的一端固定在不锈钢环片固定支架2上，不锈钢环片1的另一端包围待监测钢筋5后固定在不锈钢环片固定支架2，不锈钢环片1两端的中间夹有绝缘垫片903，不锈钢环片1的两端与不锈钢环片固定支架2之间均设有不锈钢垫片904，导线7的一端与不锈钢垫片904连接后从空心管的中心穿过，另一端与电源801、指示灯802连接，浇筑混凝土；

4)监测：间隔一段时间，选择一片不锈钢环片1连接电源801，监测与该不锈钢环片1连接的指示灯802的情况：

如果指示灯802亮，说明不锈钢环片1没有断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处的待监测钢筋5没有锈蚀到使得不锈钢环片1断裂的程度；

如果指示灯802不亮，说明不锈钢环片1断裂，也就是说，设有不锈钢环片1位置处待监测钢筋5锈蚀，使得不锈钢环片1断裂；

5)重复步骤4)，依次检测4个不锈钢环片1的断裂情况；

6)某一片不锈钢环片1断裂，根据该不锈钢环片1与待监测钢筋5间的间隙大小，采用弹塑性力学方法，计算混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率；

7)根据先后断裂的多片不锈钢环片1，根据该多片不锈钢环片1分别与待监测钢筋5间的间隙大小，计算出钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀速度。

使用实施例3

使用实施例5的方法，重复使用实施例2，只是通过无线发射设备10进行无线传播信号，远程控制该监测装置中不锈钢环片1的断裂情况。

Claims (10)

1.一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置，该监测装置包括不锈钢环片(1)、不锈钢环片固定支架(2)、不锈钢环片固定横梁(3)，不锈钢环片固定横梁(3)固定在箍筋(4)上，箍筋(4)和待监测钢筋(5)均位于混凝土(6)内，不锈钢环片固定支架(2)的一端与不锈钢环片固定横梁(3)连接，不锈钢环片固定支架(2)的另一端与不锈钢环片(1)连接，不锈钢环片(1)为两端分开的带状不锈钢片环绕组成的环状结构，不锈钢环片(1)的中间为镂空结构，待监测钢筋(5)从不锈钢环片(1)的中间穿过，不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)间有间隙；该监测装置还包括导线(7)和检测件(8)，不锈钢环片(1)的两端分别通过导线(7)与检测件(8)连接。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述不锈钢环片(1)上设有缺口(101)；优选的是，缺口(101)为一字型、V型、半圆形、梯形或矩形；更优选的是，缺口(101)的深度为不锈钢环片(1)宽度的1-80％，优选为5-60％，更优选为10-50％。

3.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于：该监测装置包括多个不锈钢环片(1)，待监测钢筋(5)依次从多个不锈钢环片(1)的中间穿过，每一个不锈钢环片(1)的两端分别独立的通过导线(7)与检测件(8)连接；优选的是，多个不锈钢环片(1)中每一个不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)间的间隙不相等。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于：多个不锈钢环片(1)中相邻不锈钢环片(1)间的距离相等或者不相等；优选的是，相邻不锈钢环片(1)间的距离为5-500cm，优选为10-300cm，更优选为15-200cm；和/或

不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)间的间隙为1-200mm，优选为3-150mm，更优选为5-100mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的监测装置，其特征在于：所述检测件(8)包括电源(801)和指示灯(802)；和/或

不锈钢环片(1)的两端通过不锈钢套箍(901)、固定螺钉(902)固定在不锈钢环片固定支架(2)上；优选的是，不锈钢环片(1)两端的中间夹有绝缘垫片(903)；更优选的是，不锈钢环片(1)的两端与不锈钢环片固定支架(2)之间均设有不锈钢垫片(904)。

6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于：不锈钢环片固定横梁(3)的轴线方向与待监测钢筋(5)的轴线方向平行，优选的是，不锈钢环片(1)的圆心与待监测钢筋(5)的圆心重合；和/或

不锈钢环片固定支架(2)和不锈钢环片固定横梁(3)均为空心管，导线(7)的一端与不锈钢垫片(904)连接后从空心管的中心穿过，另一端与检测件(8)连接；优选的是，不锈钢环片固定支架(2)和不锈钢环片固定横梁(3)均为绝缘空心管，更优选的是，不锈钢环片固定支架(2)和不锈钢环片固定横梁(3)均为塑料空心管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的监测装置，其特征在于：所述不锈钢环片(1)的外径小于混凝土(6)的尺寸；和/或

不锈钢环片(1)的厚度为0.01-2mm，优选为0.05-1.5mm，更优选为0.1-1mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的监测装置，其特征在于：该监测装置还包括无线发射设备(10)，无线发射设备(10)与检测件(8)连接，无线发射设备(10)用于远程控制该监测装置。

9.一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率的监测方法或使用权利要求1-8中任一项所述监测装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)根据混凝土(6)的尺寸大小，确定不锈钢环片(1)的外径大小；根据钢筋混凝土结构的使用情况和周边环境，确定不锈钢环片(1)的厚度、缺口(101)的深度；根据待监测钢筋(5)的大小，确定不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)之间的间隙大小；

2)根据步骤1)中不锈钢环片(1)上缺口(101)的深度、不锈钢环片(1)的厚度计算不锈钢环片(1)的破断应力；

3)安装：在待监测钢筋(5)安装后，在箍筋(4)上绑扎不锈钢环片固定横梁(3)，不锈钢环片(1)的一端固定在不锈钢环片固定支架(2)上，不锈钢环片(1)的另一端包围待监测钢筋(5)后固定在不锈钢环片固定支架(2)，不锈钢环片(1)两端的中间夹有绝缘垫片(903)，不锈钢环片(1)的两端与不锈钢环片固定支架(2)之间均设有不锈钢垫片(904)，导线(7)的一端与不锈钢垫片(904)连接后从空心管的中心穿过，另一端与电源(801)、指示灯(802)连接，浇筑混凝土；

4)监测：间隔一段时间，选择一片不锈钢环片(1)连接电源(801)，监测与该不锈钢环片(1)连接的指示灯(802)的情况：

如果指示灯(802)亮，说明不锈钢环片(1)没有断裂，也就是说，设有不锈钢环片(1)位置处的待监测钢筋(5)没有锈蚀到使得不锈钢环片(1)断裂的程度；

如果指示灯(802)不亮，说明不锈钢环片(1)断裂，也就是说，设有不锈钢环片(1)位置处待监测钢筋(5)锈蚀，使得不锈钢环片(1)断裂。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：沿着待监测钢筋(5)的长度方向，设有多个不锈钢环片(1)，而且每一个不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)间的间隙不相等，监测过程中，依次检测每一个不锈钢环片(1)的断裂情况；某一片不锈钢环片(1)断裂，根据该不锈钢环片(1)与待监测钢筋(5)间的间隙大小，采用弹塑性力学方法，计算混凝土膨胀变形，再根据钢筋锈蚀产物的体积膨胀特征，计算出对应时间节点下钢筋的锈蚀率；优选的是，根据先后断裂的多片不锈钢环片(1)，根据该多片不锈钢环片(1)分别与待监测钢筋(5)间的间隙大小，计算出钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀速度；和/或

通过无线发射设备(10)进行无线传播信号，远程控制该监测装置中不锈钢环片(1)的断裂情况。