CN111239359B - 一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，其主要步骤为：A、将光纤应变传感器绕制在包裹层中；B、将包裹层包裹在钢筋笼的待测钢筋上；再缠绕一层泡沫塑料海绵；B、将埋设有光纤应变传感器的钢筋笼置于浇筑模板中，然后浇筑混凝土；C、将光纤应变采集设备与光纤应变传感器的光纤引线相连，记录初始数据；随后定期采集应变数据，得出待测钢筋相应部位的锈蚀程度，完成对待测钢筋锈蚀的动态、定位监测。该方法能够对钢筋进行精确定位的锈蚀程度检测，检测结果精确可靠，操作简单方便，检测成本低；能为钢筋混凝土结构的设计和维护、维修及拆除，提供更有针对性的精准可靠的监测依据，从而更好的保证钢筋混凝土结构的安全和可靠。

Description

一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土中的钢筋锈蚀的监测方法。

背景技术

钢筋混凝土结构被广泛应用于房屋建筑、水工构筑物、海洋平台等工程中。而钢筋混凝土结构中的钢筋在腐蚀环境中会发生锈蚀，使得钢筋的有效截面积减小、钢筋与混凝土间的粘结应力下降、锈胀裂纹的萌生与发展等，进而导致钢筋混凝土结构的失效；严重影响着现役钢筋混凝土结构的可靠性和预期使用年限。钢筋在混凝土中的锈蚀是引起结构耐久性破坏最为突出的原因，将会产生重大的安全隐患，甚至造成、巨大的经济损失、重大的人员伤亡和不良的社会影响。

据2003年10月的《中国腐蚀调查报告》统计显示，我国年钢筋腐蚀损失约为5000亿人民币，约占GDP的6％，其中，公路、桥梁、建筑物的年钢筋腐蚀损失约为1000亿人民币。

因此，应当对钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀进行有效监测，为钢筋混凝土结构的设计和维护、维修及拆除提供监测依据，以保证钢筋混凝土结构的安全和可靠。目前，对钢筋混凝土中的钢筋锈蚀监测，通常是采用半电池电位法或电阻率法等电学方法，通过对钢筋混凝土结构中的钢筋电位、电阻率等电学指标进行监测，以判定混凝土中钢筋的锈蚀程度。其存在的问题是：(1)仅能检测出一个大的区域范围内的钢筋的整体锈蚀程度，而不能够对具体部位的钢筋锈蚀程度进行检测。(2)检测时容易受到环境湿度、温度、电磁干扰的影响，其检测的精度和可靠性低。(3)每次检测时，均需临时挖坑埋设电极进行检测，操作麻烦，检测成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，该方法的检测结果更精确、可靠，操作简单、方便，检测成本低；且能够对钢筋进行精确定位的锈蚀程度检测；能为钢筋混凝土结构的设计和维护、维修及拆除，提供更有针对性的精准、可靠的监测依据，从而能更好的保证钢筋混凝土结构的安全和可靠。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，其步骤为：

A、将长度为待测钢筋长度的5-20倍的光纤应变传感器，均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层的夹层中，光纤应变传感器的始端与末端的光纤引线均在包裹层的同一侧露出；所述的光纤应变传感器为等间距分布有多个光栅应变感应器的光纤应变传感器；

B、用绕制有光纤应变传感器的包裹层紧贴包裹在钢筋笼中的待测钢筋上；再采用一层泡沫塑料海绵紧贴缠绕在包裹层上，得到埋设有光纤应变传感器的钢筋笼；

C、将埋设有光纤应变传感器的钢筋笼置于浇筑模板中，然后，浇筑混凝土，并使光纤应变传感器的始端与末端的光纤引线露出混凝土，得到埋设有光纤应变传感器的钢筋混凝土结构；

D、将光纤应变采集设备与光纤应变传感器的光纤引线相连，并记录光纤应变传感器上分布的所有光栅应变感应器的初始数据；随后，定期将光纤应变采集设备与光纤应变传感器的光纤引线相连，采集出光纤应变传感器上分布的所有光栅应变感应器的应变数据，进而得出待测钢筋相应部位的锈蚀程度，完成对待测钢筋锈蚀程度的动态、定位监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明将分布有多个光栅应变感应器的光纤应变传感器，均匀预埋分布在钢筋混凝土中的待测钢筋上，当待测钢筋发生锈蚀时，会产生锈蚀膨胀，相应部位的锈蚀膨胀带来的应变，能够被相应的光纤应变感应器测出；锈蚀程度与应变成正相关，从而本发明的光纤应变传感器能准确测出钢筋混凝土中待测钢筋的锈蚀程度及其对应的位置。实现钢筋锈蚀的动态、精确定位检测，而不仅仅是检测出一个大的区域范围内的钢筋的整体锈蚀程度。从而能为钢筋混凝土结构的设计和维护、维修及拆除，提供更有针对性的精准、可靠的监测依据，从而能更好的保证钢筋混凝土结构的安全和可靠。

二、光纤应变传感器不受环境湿度、温度、电磁干扰的影响，其检测的精度高、可靠性强。

三、每次检测时，仅需将露出的光纤引线与光纤应变采集装置相连，由光纤应变采集装置向光纤应变传感器发射特定波长的光波，再对接收到的光波进行分析、计算，即可得出各个光纤应变感应器位置处的应变；进而测出待测钢筋上相应部位的锈蚀程度。其测试操作简单、方便，测试成本低。

四、本发明方法可以通过不同钢筋的腐蚀环境和钢筋本身的耐腐蚀性进行分类，对同类钢筋只需选择一根或多跟钢筋作为待测钢筋，进行锈蚀监测；而无需对所有钢筋均进行预埋监测。在保证监测结果精确、可靠的基础上，最大程度的减少了监测操作和监测成本。

进一步，本发明的光纤应变传感器均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层的夹层中的具体方法是：将光纤应变感应器等距离的蛇形绕制在包裹层的第一层尼龙布上；再在均匀布置好光纤应变感应器的上面覆盖一层同样大小的尼龙布。

尼龙布构成的包裹层能够避免浇筑混凝土时，对光纤应变传感器造成损坏，同时又能很好的传递钢筋锈蚀时产生的应变；进一步保证了监测结果的准确和可靠。

再进一步，本发明的泡沫塑料海绵的厚度为3mm。

采用厚度为3mm泡沫塑料海绵紧贴包裹层，该材料能够进一步保护光纤应变传感器不受损坏，又兼具透水性，不影响浇筑完成后钢筋的锈蚀环境，保证了监测结果的精确、可靠。

附图说明

图1为步骤A得到的绕制有光纤应变传感器的包裹层的剖视结构示意图。

图2为图1中局部F的放大示意图。

图3为步骤C得到的埋设有光纤应变传感器的钢筋混凝土结构的剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例

本发明的一种具体实施方式是，一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，其步骤为：

A、将长度为待测钢筋长度的5-20倍的光纤应变传感器2，均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层3的夹层中，光纤应变传感器2的始端与末端的光纤引线均在包裹层3的同一侧露出；所述的光纤应变传感器2为等间距分布有多个光栅应变感应器2a的光纤应变传感器；参见图1、2；

B、用绕制有光纤应变传感器2的包裹层3紧贴包裹在钢筋笼中的待测钢筋1上；再采用一层泡沫塑料海绵4紧贴缠绕在包裹层3上，得到埋设有光纤应变传感器2的钢筋笼；

C、将埋设有光纤应变传感器2的钢筋笼置于浇筑模板中，然后，浇筑混凝土5，并使光纤应变传感器2的始端与末端的光纤引线露出混凝土5，得到埋设有光纤应变传感器的钢筋混凝土结构；参见图3；

D、将光纤应变采集设备与光纤应变传感器2的光纤引线相连，并记录光纤应变传感器2上分布的所有光栅应变感应器2a的初始数据；随后，定期将光纤应变采集设备与光纤应变传感器2的光纤引线相连，采集出光纤应变传感器2上分布的所有光栅应变感应器2a的应变数据，进而得出待测钢筋1相应部位的锈蚀程度，完成对待测钢筋锈蚀程度的动态、定位监测。

本例的光纤应变传感器2均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层3的夹层中的具体方法是：将光纤应变感应器2等距离的蛇形绕制在包裹层3的第一层尼龙布上；再在均匀布置好光纤应变感应器2的上面覆盖一层同样大小的尼龙布。

本例的泡沫塑料海绵4的厚度为3mm。

Claims (2)

1.一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，其步骤为：

A、将长度为待测钢筋长度的5-20倍的光纤应变传感器(2)，均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层(3)的夹层中，光纤应变传感器(2)的始端与末端的光纤引线均在包裹层(3)的同一侧露出；所述的光纤应变传感器(2)为等间距分布有多个光栅应变感应器(2a)的光纤应变传感器；

所述的光纤应变传感器(2)均匀绕制在由两层长条状尼龙布构成的包裹层(3)的夹层中的具体方法是：将光纤应变感应器(2)等距离地蛇形绕制在包裹层(3)的第一层尼龙布上；再在均匀布置好光纤应变感应器(2)的上面覆盖一层同样大小的尼龙布；

B、用绕制有光纤应变传感器(2)的包裹层(3)紧贴包裹在钢筋笼中的待测钢筋(1)上；再采用一层泡沫塑料海绵(4)紧贴缠绕在包裹层(3)上，得到埋设有光纤应变传感器(2)的钢筋笼；

C、将埋设有光纤应变传感器(2)的钢筋笼置于浇筑模板中，然后，浇筑混凝土(5)，并使光纤应变传感器(2)的始端与末端的光纤引线露出混凝土(5)，得到埋设有光纤应变传感器的钢筋混凝土结构；

D、将光纤应变采集设备与光纤应变传感器(2)的光纤引线相连，并记录光纤应变传感器(2)上分布的所有光栅应变感应器(2a)的初始数据；随后，定期将光纤应变采集设备与光纤应变传感器(2)的光纤引线相连，采集出光纤应变传感器(2)上分布的所有光栅应变感应器(2a)的应变数据，进而得出待测钢筋(1)相应部位的锈蚀程度，完成对待测钢筋锈蚀程度的动态、定位监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于应变的钢筋锈蚀监测方法，所述的泡沫塑料海绵(4)的厚度为3mm。

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