CN108680490B - 一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置及方法,包括操作板、单片机，传感器，所述的单片机内设有AD转换模块、微处理模块和执行模块；所述的操作板上设有显示模块、按键输入模块、单片机和储存模块；所述的传感器还包括土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤氯离子传感器和电阻率检测仪。采用上述结构，一方面保证了无需挖开土壤破坏混凝土塔基结构即可检测混凝土塔基中钢筋的受腐蚀程度，一方面可在现场快速分析得出钢筋的腐蚀程度。
Description
技术领域
本发明涉及结构安全检测领域，特别是一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置及方法。
背景技术
随着我国输电线路系统的愈发完整，越来越多输电铁塔拔地而起，给全国各地区都输送电能，方便了人们的生活与工作。如何对埋置于腐蚀土壤中或者年份久的，在役铁塔钢筋混凝土基础中钢筋腐蚀程度进行无损检测，评判其安全性，保障架空输电线路的安全运行，成了电力部门亟待解决的一个问题。铁塔钢筋混凝土基础主要包含钢筋和混凝土两种材料，混凝土保护层在荷载或腐蚀物质作用下易发生开裂或破损，引起钢筋腐蚀，导致钢筋混凝土基础承载力和耐久性降低，威胁铁塔乃至整个电网的安全。对此，国内外范围涌现出大量针对混凝土钢筋腐蚀的检测方法，比如李晟文等人研制的一种可以埋置于混凝土内的护环电极装置,用于混凝土内钢筋腐蚀的长期监测。使用GECOR8钢筋腐蚀速度测定仪,与外置护环的检测结果进行对比,研究发现埋置式护环和外置护环测得的结果比较接近,证明埋置式护环电极装置可行性较好,可以作为一种埋入式检测装置进行使用。但这种装置仍需要提前埋置，不能对已建工程实施检测。吴瑾等人发明的混凝土结构中钢筋腐蚀程度的电化学快速检测方法，采用半电池检测、电阻率检测与环境因素相结合，通过将混凝土表面用导电溶液浸湿形成半电池，结合环境温度、环境湿度、粉煤灰掺量、氯离子含量和保护层厚度五个因素通过查表法或者插值计算法得到测点钢筋腐蚀电位和混凝土电阻率来判断钢筋是否腐蚀及腐蚀率，但是实际上这个方法还是需要开挖和开凿，需剔凿出混凝土中的钢筋，然后用导线将钢筋和检测仪相连接进行检测。对于一些难以开挖或不便开挖施工的工况也难以运用到这种方法。此外还有董泽华等人的发明一种钢筋混凝土在线腐蚀检测仪及方法，此发明提供了一种基于自适应电流约束的高精度钢筋混凝土腐蚀检测方法，通过监测额外增加的两个参比电极RE2、RE3之间的电位差，对电流约束回路的反馈系数进行自适应调整，来实现极化回路电流的准确约束，使极化电流的电力线准确限制在辅助电极投影面区域内，解决了护环电极对辅助电极极化电流过分约束或欠约束引起的测量误差。较护环电极钢筋锈蚀检测法更加准确。但此方法并没有提及对地下混凝土内钢筋的检测，而且仅仅只用电位差一个因素作为评定腐蚀的标准，没有综合影响钢筋腐蚀的诸多因素来给出结论。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置及方法，避免开挖，可以直接在地面检测到地下混凝土塔基内的钢筋腐蚀情况的一种实现方法，并根据土壤氯离子含量、土壤温度、土壤湿度、土壤PH值和混凝土电阻率五个因素，按照钢筋腐蚀程度评估模型和评估标准给出混凝土内钢筋腐蚀的程度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置,包括操作板、单片机，传感器，所述的单片机内设有AD转换模块、微处理模块和执行模块；
所述的操作板上设有显示模块、按键输入模块、单片机和储存模块；
所述的传感器还包括土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤氯离子传感器和电阻率检测仪。
优选的方案中，所述的操作板与数据传输线的一端连接，数据传输线的另一端与金属探针连接，数据传输线的两端均设有USB接口。
优选的方案中，所述的金属探针带有刻度，且金属探针有四个，四个金属探针上分别设有土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤氯离子传感器和电阻率检测仪。
一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测的方法，包括以下步骤：
1）在需要检测的混凝土塔基附近选择若干个检测区域；
2）将设有土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤氯离子传感器的三个金属探针插入地面土壤中，设有电阻率检测仪的金属探针插在固定有铁塔塔腿的混凝土塔基上；
3）等待操作板上显示模块显示传感器反馈的读数，然后继续选择不同位置测试三次，取读数的平均值；
4）由单片机计算数据，最终在操作板上的显示模块上显示。
优选的方案中，所述的检测区域应在混凝土塔基周围不超过60cm的范围选择，混凝土塔基上的选择区域应在距底面土壤不同高度的位置。
优选的方案中，所述的传感器收集的模拟信号通过数据传输线和USB接口传输到AD转换模块，AD转换模块将模拟信号转换成数字信号后传输到微处理模块，信号在微处理模块中计算后得到结果传输到执行模块，执行模块通过所得结果控制显示模块、按键输入模块和储存模块进行工作。
本发明所提供的一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置及方法，通过采用上述结构，具有以下有益效果：
（1）本发明实现了在地面上就可方便的检测出埋在地下的混凝土塔基内钢筋的腐蚀程度，无需开挖土壤也无需破损混凝土结构，检测工作既便利又不用破坏混凝土的完整性；
（2）本发明所述检测铁塔基础钢筋腐蚀程度的依据即测得的土壤PH值、土壤温度、土壤湿度、土壤氯离子含量均是从地下的土壤所测得，较地面检测更准确；
（3）本发明所得出钢筋腐蚀程度是根据混凝土电阻率，土壤PH值，土壤温湿度，土壤氯离子含量等诸多因素模拟计算得出，而现有技术通常由某一方面因素得出，可见本发明更准确且更有说服力；
（4）本发明给在役铁塔健康状态检测的工作者提供了一个新的观念，即检测在役铁塔基础的埋在土壤里混凝土塔基内的钢筋腐蚀程度也是评价在役铁塔健康状态的一个新的标准。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的工作情况示意图。
图2为本发明的整体结构示意图。
图3为本发明的逻辑流程示意图。
图中：操作板1，按键输入模块2，显示模块3，单片机4，USB接口5，数据传输线6，金属探针7，括土壤温湿度传感器8，土壤PH值传感器9.土壤氯离子传感器10，电阻率检测仪11，混凝土塔基12，铁塔塔腿13，地面土壤14，传感器15，AD转换模块16，微处理模块17，执行模块18，储存模块19。
具体实施方式
实施例1：
如图1-3中，一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置,包括操作板1、单片机4，传感器15，所述的单片机4内设有AD转换模块16、微处理模块17和执行模块18；
所述的操作板1上设有显示模块3、按键输入模块2、单片机4和储存模块19；
所述的传感器15还包括土壤温湿度传感器8、土壤PH值传感器9、土壤氯离子传感器10和电阻率检测仪11。
优选的方案中，所述的操作板1与数据传输线6的一端连接，数据传输线6的另一端与金属探针7连接，数据传输线6的两端均设有USB接口5。
优选的方案中，所述的金属探针7带有刻度，且金属探针7有四个，四个金属探针7上分别设有土壤温湿度传感器8、土壤PH值传感器9、土壤氯离子传感器10和电阻率检测仪11。
实施例2：
在实施例1的基础上，采用以下方法进行铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测：
1）在需要检测的混凝土塔基12附近选择若干个检测区域；
2）将设有土壤温湿度传感器8、土壤PH值传感器9、土壤氯离子传感器10的三个金属探针7插入地面土壤14中，设有电阻率检测仪11的金属探针7插在固定有铁塔塔腿13的混凝土塔基12上；
3）等待操作板1上显示模块3显示传感器15反馈的读数，然后继续选择不同位置测试三次，取读数的平均值；
4）由单片机4计算数据，最终在操作板1上的显示模块3上显示。
优选的方案中，所述的检测区域应在混凝土塔基12周围不超过60cm的范围选择，混凝土塔基12上的选择区域应在距底面土壤14不同高度的位置。
优选的方案中，所述的传感器15收集的模拟信号通过数据传输线6和USB接口5传输到AD转换模块16，AD转换模块16将模拟信号转换成数字信号后传输到微处理模块17，信号在微处理模块17中计算后得到结果传输到执行模块18，执行模块18通过所得结果控制显示模块3、按键输入模块2和储存模块19进行工作。
实施例3：
在实施例2的基础上，采用以下数据进行铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测计算：
钢筋的腐蚀程度是根据诸多因素依据评估模型计算得出，这些因素包括：混凝土的电阻率、土壤的PH值、土壤的温湿度和土壤的氯离子含量，评估模型如式1所示
ρx=ρα1(RH/45)β1(T/10) β2(PH/14) β3(cl-/100) β4
式中：
ρx：为修正后的混凝土电阻率，
ρ ：为测得的混凝土电阻率，
RH ：为是测得的土壤湿度，
T ：为测得的土壤温度，
PH ：为测得的土壤PH值，
cl-：为测得的土壤氯离子含量，
α1、β1、β2、β3、β4 ：均为待定系数。
根据得到的修正后的混凝土电阻率和钢筋腐蚀程度评定标准，微处理模块可自动分析得出钢筋混凝土内钢筋的腐蚀程度，并把结果通过显示模块呈现给用户，腐蚀程度评定标准如表1所示。
表1：混凝土电阻率测定钢筋腐蚀程度标准
| 混凝土电阻率（ρ.Ω/cm） | 钢筋腐蚀程度 |
| ＜100 | 高 |
| 100～500 | 中等 |
| 500～1000 | 低 |
| ＞1000 | 可忽略 |
Claims (3)
1.一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置的使用方法，其特征在于：采用的铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置包括操作板（1）、单片机（4），传感器（15），所述的单片机（4）内设有AD转换模块（16）、微处理模块（17）和执行模块（18）；
所述的操作板（1）上设有显示模块（3）、按键输入模块（2）、单片机（4）和储存模块（19）；
所述的传感器（15）还包括土壤温湿度传感器（8）、土壤PH值传感器（9）、土壤氯离子传感器（10）和电阻率检测仪（11）；
所述的操作板（1）与数据传输线（6）的一端连接，数据传输线（6）的另一端与金属探针（7）连接，数据传输线（6）的两端均设有USB接口（5）；
所述的金属探针（7）带有刻度，且金属探针（7）有四个，四个金属探针（7）上分别设有土壤温湿度传感器（8）、土壤PH值传感器（9）、土壤氯离子传感器（10）和电阻率检测仪（11）；
铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置的使用方法包括以下步骤：
1）在需要检测的混凝土塔基（12）附近选择若干个检测区域；
2）将设有土壤温湿度传感器（8）、土壤PH值传感器（9）、土壤氯离子传感器（10）的三个金属探针（7）插入地面土壤（14）中，设有电阻率检测仪（11）的金属探针（7）插在固定有铁塔塔腿（13）的混凝土塔基（12）上；
3）等待操作板（1）上显示模块（3）显示传感器（15）反馈的读数，然后继续选择不同位置测试三次，取读数的平均值；
4）由单片机（4）计算数据，最终在操作板（1）上的显示模块（3）上显示。
2.根据权利要求1所述的一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置的使用方法，其特征在于：所述的检测区域应在混凝土塔基（12）周围不超过60cm的范围选择，混凝土塔基（12）上的选择区域应在距底面土壤（14）不同高度的位置。
3.根据权利要求1所述的一种铁塔钢筋混凝土基础钢筋腐蚀程度检测装置的使用方法，其特征在于：所述的传感器（15）收集的模拟信号通过数据传输线（6）和USB接口（5）传输到AD转换模块（16），AD转换模块（16）将模拟信号转换成数字信号后传输到微处理模块（17），信号在微处理模块（17）中计算后得到结果传输到执行模块（18），执行模块（18）通过所得结果控制显示模块（3）、按键输入模块（2）和储存模块（19）进行工作。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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