CN113777019B - 一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法及探头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土木工程结构监测技术领域，具体涉及一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法及探头，所述方法是通过在混凝土中设置带有多条金属线的探头，将探头中的多条所述金属线相互导通，并依次间隔且平行地预埋在待测钢筋的周围，当待测钢筋环境变化时，多条所述金属线之间产生电位差，通过将多条所述金属线依次断开，分别测量每一所述金属线的损耗长度，根据所述损耗长度获取所述待测钢筋局部腐蚀速率。本发明所述监测方法可以有效测量钢筋混凝土结构中钢筋的局部腐蚀速率，评估局部腐蚀的发展趋势，通过对混凝土中待测钢筋的实时监测，用以进一步预测待测钢筋的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程结构监测技术领域，具体涉及一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法及探头。
背景技术
目前广泛应用于房建、道路、桥梁等基础设施中的钢筋混凝土结构是土木工程领域主要的结构形式，在钢筋混凝土结构的服役环境中，特别在一些气候环境恶劣区域，如大气污染严重地区，水污染严重地区以及沿海地区的二氧化硫、二氧化碳以及氯离子等腐蚀性物质含量大的地区，通常会出现钢筋混凝土结构的严重腐蚀现象。
腐蚀过程是一个渐变过程，在其未达到很严重程度引起结构破坏前往往表现得不明显，所以初期发生的腐蚀，往往会被人忽视，当腐蚀程度发展到一个质变阶段，必将导致结构材料性能将不可逆转地加速退化。
因此，评估钢筋腐蚀成为了钢筋混凝土结构耐久性评估鉴定的一个最主要的因素，对钢筋混凝土腐蚀的有效监测是评估钢筋腐蚀的重要环节，其监测结果不但是结构耐久性评估的重要指标之一，同时还是结构寿命预测的重要依据之一。现实工程中腐蚀的出现均是以局部腐蚀形式出现的，但是现有技术的监测大部分是通过对钢筋均匀腐蚀进行监测，这样不能真实反映钢筋的实际腐蚀状态。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法及探头，用以对钢筋混凝土结构中的钢筋进行局部腐蚀监测。
本发明提供了一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，所述方法是通过在混凝土中设置带有多条金属线的探头，将探头中的多条所述金属线相互导通，并依次间隔且平行地预埋在待测钢筋的周围，当待测钢筋环境变化时，多条所述金属线之间产生电位差，通过将多条所述金属线依次断开，分别测量每一所述金属线的损耗长度，根据所述损耗长度获取所述待测钢筋局部腐蚀速率。
在本发明的某些实施方式中，所述待测钢筋局部腐蚀速率通过损耗长度除以时间得到。
在本发明的某些实施方式中，所述损耗长度是通过刻度标准直线测量所述金属线的剩余长度得到。
在本发明的某些实施方式中，所述金属线的剩余长度是通过刻度采集器采集得到的。
在本发明的某些实施方式中，所述刻度采集器的刻度精度为0.2mm。
本发明还提供了一种用于上述混凝土钢筋局部腐蚀监测方法的探头，所述探头内设置有多条相互间隔且平行放置的金属线，多条所述金属线的中间部分均置于所述探头内，多条所述金属线裸露的一端均穿出所述探头正面，多条所述金属线的另一端均外接在电路板上，所述探头背面设有多条引出导线，多条所述测量导线分别与多条所述金属线的长度方向一一对应连接。
多条所述测量导线的一端分别与多条所述金属线一一对应连接，多条所述测量导线的另一端用于外接刻度采集器，通过所述刻度采集器采集得到每一所述金属线的剩余长度，并将所述剩余长度转化为损耗长度。
在本发明的某些实施方式中，所述探头内金属线的材质与混凝土内待测钢筋的材质相同。
在本发明的某些实施方式中，多条所述金属线依次间隔1cm设置。
在本发明的某些实施方式中，每一所述金属线的直径均为0.1-0.5mm。
在本发明的某些实施方式中，所述测量导线通过环氧树脂封装。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
(1)本发明所述监测方法可以有效测量钢筋混凝土结构中钢筋的局部腐蚀速率，通过所述局部腐蚀速率可以评估局部腐蚀的发展趋势，用以进一步预测待测钢筋的使用寿命；
(2)本发明所述监测方法可以长周期对待测钢筋进行监测，降低局部腐蚀带来的结构性破坏，同时，由于本监测是对混凝土中的待测钢筋进行实时监测，在对混凝土钢筋结构的预维修时可以提供有效的参考依据。
附图说明
图1为本发明实施例1和实施例2所述探头的整体结构示意图；
图2为本发明实施例3和实施例4所述探头的整体结构示意图；
图3为本发明中刻度采集器的内部结构示意图。
图中：1、探头；11、金属线A；12、金属线B；13、金属线C；2、电路板；3、测量导线；4、刻度采集器。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的探头结构如图1所示，将所述探头1直接浸泡在2％氯化氢溶液中，进行加速腐蚀，所述探头是由两条直径为0.5mm的Q345碳钢金属线(金属线A11和金属线B12)相互平行且间隔1cm设置的，所述探头正面的金属线裸露，所述探头背面用可以控制通断的电路板2将所述金属线导通，并引出测量导线3且用环氧树脂进行封装。用刻度精度为0.2mm的刻度采集器4分别采集所述探头1内的所述金属线A11和所述金属线B12在所述2％氯化氢溶液中浸泡0天、0.5天、1天、1.5天以及2天的数据，测试结果如表1所示。需要说明的是，在采集数据时，断开所述探头1内的所述金属线的电连接，采集数据完成后，再将所述探头1内的所述金属线导通。
表1
结合表1所示，局部腐蚀通常是由于表面电位差而引起的电化学腐蚀，由于在强腐蚀环境(2％氯化氢溶液)中，所以探头1内的金属线A11和所述金属线B12之间会产生电位差，从而导致探头1中各金属线出现腐蚀快慢不一的现象，通过引出测量导线3用以测量探头中的各个金属线(金属线A11和金属线B12)的剩余长度，选择测量最大值作为一段时间内的局部腐蚀深度的最大值，并对该数据取单位时间的深度值，从而得到这段时间内的局部腐蚀的速率。进而得到局部腐蚀的发展趋势。
例如：实施例1：局部腐蚀速率＝损耗最长数值/时间
＝0.4mm/2
＝0.2mm/天
经换算：0.2mm/天＝73mm/年
实施例2
本实施例的探头结构如图1所示，将所述探头1直接浸泡在2％氯化氢溶液中，进行加速腐蚀，所述探头1是由两条直径为0.1mm的Q345碳钢金属线(金属线A11和金属线B12)相互平行且间隔1cm设置的，所述探头1正面的金属线裸露，所述探头背面用可以控制通断的电路板2将所述金属线导通，并引出测量导线3且用环氧树脂进行封装。用刻度精度为0.2mm的刻度采集器4分别采集所述探头1内的所述金属线A11和所述金属线B12在所述2％氯化氢溶液中浸泡0天、0.5天、1天、1.5天以及2天的数据，测试结果如表2所示。需要说明的是，在采集数据时，断开所述探头1内的所述金属线的电连接，采集数据完成后，再将所述探头1内的所述金属线导通。
表2
结合表1和表2所示，表1和表2分别反映的是探头内的金属线直径分别是0.5mm和0.1mm时的测试结果，可见，在0.1mm-0.5mm的区间内，探头中金属线的直径对测试结果的影响并不大。但是，当金属线直径小于0.1mm时，随着腐蚀进行，由于溶液表面张力很大，难以进入表面，从而腐蚀会相对变慢；而当金属线直径大于0.5时，由于面积变大，金属线表面会出现明显的不均匀腐蚀，从而影响腐蚀监测结果。所以建议金属线直径的合适范围为0.1-0.5mm。
实施例3
本实施例的探头结构如图2所示，将所述探头1直接浸泡在2％氯化氢溶液中，进行加速腐蚀，所述探头1是由三条直径为0.5mm的Q345碳钢金属线(金属线A11、金属线B12和金属线C13)相互平行且间隔1cm设置的，所述探头正面的金属线裸露，所述探头背面用可以控制通断的电路板2将所述金属线导通，并引出测量导线3且用环氧树脂进行封装。用刻度精度为0.2mm的刻度采集器4分别采集所述探头内的所述金属线A11、所述金属线B12和所述金属线C13在所述2％氯化氢溶液中浸泡0天、0.5天、1天、1.5天以及2天的数据，测试结果如表3所示。需要说明的是，在采集数据时，断开所述探头1内的所述金属线的电连接，采集数据完成后，再将所述探头1内的所述金属线导通。
表3
结合表1和表3所示，表1和表3分别反映的是探头内金属线的数量分别是2条和3条时的测试结果，可见，只要满足金属线的数量≥2条，其具体的数量值对测试结果的影响并不大。
实施例4
本实施例的探头结构如图2所示，将所述探头1直接浸泡在2％氯化氢溶液中，进行加速腐蚀，所述探头1是由三条直径为0.1mm的Q345碳钢金属线(金属线A11、金属线B12和金属线C13)相互平行且间隔1cm设置的，所述探头正面的金属线裸露，所述探头背面用可以控制通断的电路板2将所述金属线导通，并引出测量导线3且用环氧树脂进行封装。用刻度精度为0.2mm的刻度采集器4分别采集所述探头内的所述金属线A11、所述金属线B12和所述金属线C13在所述2％氯化氢溶液中浸泡0天、0.5天、1天、1.5天以及2天的数据，测试结果如表3所示。需要说明的是，在采集数据时，断开所述探头1内的所述金属线的电连接，采集数据完成后，再将所述探头1内的所述金属线导通。
表4
结合表1-表4所示，可见，当金属线的直径在0.1mm-0.5mm的区间内且金属线的数量≥2条时，探头中金属线的具体直径值以及具体数量值对测试结果的影响都不大。
本发明涉及一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法及探头，用以对钢筋混凝土结构中的钢筋进行局部腐蚀监测，本发明是通过在混凝土中设置带有多条金属线的探头，将探头中的多条所述金属线相互导通，并依次间隔且平行地预埋在待测钢筋的周围，当待测钢筋环境变化时，多条所述金属线之间产生电位差，通过将多条所述金属线依次断开，分别测量每一所述金属线的损耗长度，根据所述损耗长度获取所述待测钢筋局部腐蚀速率。通过所述局部腐蚀速率可以评估局部腐蚀的发展趋势，用以进一步预测待测钢筋的使用寿命，本发明所述监测方法可以长周期对待测钢筋进行监测，降低局部腐蚀带来的结构性破坏，同时，由于本监测是对混凝土中的待测钢筋进行实时监测，在对混凝土钢筋结构的预维修时可以提供有效的参考依据。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述方法是通过在混凝土中设置带有多条金属线的探头，将探头中的多条所述金属线相互导通，并依次间隔且平行地预埋在待测钢筋的周围，当待测钢筋环境变化时，多条所述金属线之间产生电位差，通过将多条所述金属线依次断开，分别测量每一所述金属线的损耗长度，根据所述损耗长度获取所述待测钢筋局部腐蚀速率；
所述探头内设置有多条相互间隔且平行放置的金属线，多条所述金属线的中间部分均置于所述探头内，多条所述金属线裸露的一端均穿出所述探头正面，多条所述金属线的另一端均外接在电路板上，所述探头背面设有多条测量导线，多条所述测量导线分别与多条所述金属线的长度方向一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述待测钢筋局部腐蚀速率通过损耗长度除以时间得到。
3.根据权利要求2所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述损耗长度是通过刻度标准线直接测量所述金属线的剩余长度。
4.根据权利要求3所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述金属线的剩余长度是通过刻度采集器采集得到的。
5.根据权利要求4所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述刻度采集器的刻度精度为0.2mm。
6.根据权利要求1所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述探头内金属线的材质与混凝土内待测钢筋的材质相同。
7.根据权利要求1或6所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：多条所述金属线依次间隔1cm设置。
8.根据权利要求7所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：每一所述金属线的直径均为0.1-0.5mm。
9.根据权利要求1所述的混凝土钢筋局部腐蚀监测方法，其特征在于：所述测量导线通过环氧树脂封装。
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Legal Events
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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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| TR01 | Transfer of patent right |
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