CN113866077A - 一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，利用布置参考钢筋棒，在不破坏混凝土结构稳定性的基础上，利用外置式传感器测试钢筋棒的磁感应强度，实现对钢筋混凝土试件进行监测，根据监测结果和理论基础分析得出不同保护层厚度下钢筋的腐蚀情况，设试件锈蚀前的磁感应强度为B0I，在发生锈蚀后磁感应强度为B0II，钢筋的锈蚀率PII，计算公式为PII＝α(B0II‑B0I)，其中，α为线性关系系数。该方法是基于磁场原理提供一种不影响混凝土结构稳定性、长期精确地跟踪测试混凝土试样内部不同保护层厚度处钢筋锈蚀的评价方法，可大幅度提高对实验室钢筋锈蚀试验的效率，帮助研究顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及了一种钢筋混凝土试验中的钢筋腐蚀评价方法。特别涉及了在利用磁场原理的基础上用传感器评价钢筋的腐蚀情况。
背景技术
混凝土材料作为如今使用最广泛的建筑材料，普遍应用于土木工程领域。钢筋腐蚀所导致的钢筋混凝土结构劣化是混凝土设计、建造与维护过程中主要考虑的因素。钢筋锈蚀会对混凝土产生锈胀力，由此导致混凝土开裂从而降低混凝土结构的服役性能。由混凝土结构耐久性所带来的经济损失，无论对发达国家还是发展中国家，均带来了巨大的经济损失，已引起国内外的广泛关注。
因此，钢筋混凝土结构服役后对钢筋进行长期监测显得尤为重要，若能在钢筋生锈导致结构开裂前期监测发现，及时进行维修，能够极大延长结构服役寿命。
基于以上背景，中国发明专利公开号CN110646505A，公开日为2020年1月3日，名称为“基于电磁场原理的外置式钢筋锈蚀无损监测传感器及测试方法”以及中国发明专利公开CN112034033A，公开日为2020年12月4日，名称为“基于磁场原理的分离式钢筋非均匀锈蚀监测传感器及测试方法”，以上专利提出了几种基于磁场原理的钢筋锈蚀监测传感器及其监测方法，用于钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀情况监测。
锈蚀监测传感器一般用于钢筋原位监测。在传感器的实验室验证阶段，需对锈蚀钢筋进行标定确定锈蚀程度。标定过程如下：使用传感器读取待测钢筋磁感应强度后，将钢筋移位称重，随后对钢筋进行人工通电锈蚀，人工锈蚀结束后，再次称重并使用传感器测量同一位置的磁感应强度，获取钢筋锈蚀前后重量、磁感应强度数据后根据公式确定钢筋锈蚀程度。故磁感应强度准确度将极大影响标定精度。
锈蚀检测传感器可用于检测钢筋锈蚀情况，但是目前混凝土结构较为复杂，不同保护层厚度的钢筋锈蚀情况是不同的。钢筋锈蚀主要是由于氯离子等有害物质渗透到混凝土内部造成的。不同保护层厚度的钢筋受氯离子渗透程度也不相同，因而会有不同程度的腐蚀。因此，若可以及时掌握氯离子在混凝土内部的渗透状态，确定临界氯离子浓度锋线的位置及其移动速度，即可预测混凝土内部钢筋发生锈蚀的时间和程度，进而可预测结构剩余寿命。对于服役于海洋环境的中的混凝土结构，钢筋脱钝锋线也即临界氯离子浓度锋线。
在以往的钢筋锈蚀检测中，一部分测试方法是采用剖开称重的方法。每检测一次都需要破坏一个样品，一次完整的试验需要破坏多个同类的样品，由于样品之间的差异，检测结果具有很大的离散性，而且无法对试样进行长期的跟踪分析。在无损检测阶段，阳极梯传感器的宏电流测试法已成为钢筋锈蚀度检测中的一项重要检测手段，利用阳极梯传感器可以检测到不同保护层厚度的钢筋的锈蚀情况，但是目前的阳极梯受到环境湿度的影响很大，且阳极梯安装过程复杂，绝缘性年限短。另外，阳极梯传感器6个钢制阳极间距固定，且在同步实时监测不同保护层厚度处钢筋锈蚀方面存在缺陷。
以上问题亟待解决。因此，需要提出一种新型的钢筋锈蚀评价方法，大幅度提高对实验室钢筋锈蚀试验的效率，帮助研究顺利进行。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是基于磁场原理提供一种不影响混凝土结构稳定性、长期精确地跟踪测试混凝土试样内部不同保护层厚度处钢筋锈蚀的评价方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，利用布置参考钢筋棒，在不破坏混凝土结构稳定性的基础上，利用外置式传感器测试钢筋棒的磁感应强度，实现对钢筋混凝土试件进行监测，根据监测结果和理论基础分析得出不同保护层厚度下钢筋的腐蚀情况，设试件锈蚀前的磁感应强度为B0I，在发生锈蚀后磁感应强度为B0II，钢筋的锈蚀率PII，计算公式为PII＝α(B0II-B0I)，其中，α为线性关系系数。
进一步，采用通电锈蚀装置对钢筋混凝土试件内的钢筋进行加速锈蚀。
再进一步，采用至少3根参考钢筋棒和一个橡胶套箍装置，将至少3根钢筋棒连接呈梯状，斜向埋置在混凝土内不同深度处；在至少3根钢筋棒处连接对应的外置式传感器，对不同深度处钢筋棒的锈蚀时变规律进行监测，测定不同锈蚀时间构件的磁感应强度；通过测试结果和理论分析得出不同深度处钢筋棒的锈蚀率：记录锈蚀前后对应钢筋棒质量和磁感应强度，分别计算钢筋棒质量变化率和磁感应强度变化率；对钢筋质量变化率与外置式传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到拟合后的线性关系系数α。
优选的，将至少3根钢筋棒用橡胶套箍装置连接呈梯状。
所述参考钢筋棒有6根。当然，也可以是其他数量。
本发明的技术构思为：采用参考钢筋棒和一个橡胶套箍装置，将参考钢筋棒用橡胶套箍装置连接呈梯状，斜向埋置在混凝土内不同深度处；在参考钢筋棒处连接对应的外置式传感器，对不同深度处钢筋棒的锈蚀时变规律进行监测，测定不同锈蚀时间构件的磁感应强度；
通过测试结果和理论分析得出不同深度处钢筋棒的锈蚀率。
本发明的有益效果是：不影响混凝土结构稳定性，长期精确地跟踪测试混凝土试样内部不同保护层厚度处钢筋锈蚀，可大幅度提高对实验室钢筋锈蚀试验的效率，帮助研究顺利进行。
附图说明
图1为本发明所用装置的正视图。
图1中：1～6-6根规格相同的钢筋棒；7-橡胶套箍装置；8-纵向钢筋。
图2为橡胶套箍连接钢筋棒的示意图。
图3为6根钢筋棒梯形布置图。
图4为外置式传感器与混凝土试件的连接方式示意图，，其中，41-外置式传感器；42-混凝土试件。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明.
参照图1～图4，一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，利用布置参考钢筋棒，在不破坏混凝土结构稳定性的基础上，利用外置式传感器测试钢筋棒的磁感应强度，实现对钢筋混凝土试件进行监测，根据监测结果和理论基础分析得出不同保护层厚度下钢筋的腐蚀情况，设试件锈蚀前的磁感应强度为B0I，在发生锈蚀后磁感应强度为B0II，钢筋的锈蚀率PII，计算公式为PII＝α(B0II-B0I)，其中，α为线性关系系数。
进一步，采用通电锈蚀装置对钢筋混凝土试件内的钢筋进行加速锈蚀。
再进一步，采用至少3根参考钢筋棒和一个橡胶套箍装置，将至少3根钢筋棒连接呈梯状，斜向埋置在混凝土内不同深度处；在至少3根钢筋棒处连接对应的外置式传感器，对不同深度处钢筋棒的锈蚀时变规律进行监测，测定不同锈蚀时间构件的磁感应强度；通过测试结果和理论分析得出不同深度处钢筋棒的锈蚀率：记录锈蚀前后对应钢筋棒质量和磁感应强度，分别计算钢筋棒质量变化率和磁感应强度变化率；对钢筋质量变化率与外置式传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到拟合后的线性关系系数α。
优选的，将至少3根钢筋棒用橡胶套箍装置连接呈梯状。
所述参考钢筋棒有6根。当然，也可以是其他数量。
本发明共用6根钢筋棒1～6，所以需用6个外置式传感器对应响应的钢筋棒，图4中仅为其中一根钢筋棒和与之对应的外置式传感器。上述一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，过程如下：
步骤1.采用水灰比为0.35的混凝土，水泥采用钱潮牌水泥厂生产的P混凝42.5水泥；细骨料为河砂，细度模数为3.0；粗骨料为破碎石灰岩，5～16mm连续级配。为了后期通电加速锈蚀试验，在浇筑时使用3.5％的NaCl溶液。标准混凝土试块养护28d后的抗压强度为17.9Mpa。纵向钢筋采用HRB300、φ16标准光圆钢筋，减水剂采用苏博特减水剂。混凝土试件尺寸为长为1.5m，宽高均为200mm的长方体柱。钢筋棒为直径8mm长80mm的光圆钢筋。
步骤2.取长80mm和直径为8mm的钢筋棒作为待测钢筋，称量待测钢筋质量为m1I，m2I，m3I，m4I，m5I，m6I，并记录。
步骤3.记录质量为m1I，m2I，m3I，m4I，m5I，m6I对应钢筋的磁感应强度数据B1I，B2I，B3I，B4I，B5I，B6I；以电加速锈蚀的方式实现钢筋锈蚀的模拟实验，控制电流密度和通电时间。
步骤4.以钢筋混凝土试件通电7d(可连续监测多个时间节点)为例，记录钢筋混凝土试件锈蚀后钢筋的B1II，B2II，B3II，B4II，B5II，B6II，将钢筋棒取出后测量其质量，得出钢筋质量数据m1II，m2II，m3II，m4II，m5II，m6II。
步骤5.分别计算钢筋质量变化率△m1，△m2，△m3，△m4，△m5，△m6。
计算公式分别为式(1)～(6)
分别计算钢筋棒磁感应强度变化率△B1，△B2，△B3，△B4，△B5，△B6，计算公式分别为式(7)～(12)
对钢筋质量变化率与外置式传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数α；
步骤6.分析钢筋锈蚀率，假设试件锈蚀前的磁感应强度为B0I，在发生锈蚀后磁感应强度为B0II。钢筋的锈蚀率PII，计算公式为式(1)
PII＝α(B0II-B0I) (1)。
本实施例针对不同混凝土保护层厚度的钢筋腐蚀程度无法及时准确无破坏的测试的技术缺陷，提出一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，克服了部分测试手段常见的精度差，破坏性大和无法跟踪等问题。在混凝土试件中埋置参考钢筋棒，在不破坏混凝土结构中纵筋的前提下，通过测试埋置的参考钢筋棒，实时监测侵蚀作用下对混凝土内部钢筋带来的影响，为钢筋混凝土材料内部钢筋锈蚀情况的测试提供了有效的方法和依据。
Claims (5)
1.一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，其特征在于，利用布置参考钢筋棒，在不破坏混凝土结构稳定性的基础上，利用外置式传感器测试钢筋棒的磁感应强度，实现对钢筋混凝土试件进行监测，根据监测结果和理论基础分析得出不同保护层厚度下钢筋的腐蚀情况，设试件锈蚀前的磁感应强度为B0I，在发生锈蚀后磁感应强度为B0II，钢筋的锈蚀率PII，计算公式为PII＝α(B0II-B0I)，其中，α为线性关系系数。
2.如权利要求1所述的一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，其特征在于，采用通电锈蚀装置对钢筋混凝土试件内的钢筋进行加速锈蚀。
3.如权利要求1或2所述的一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，其特征在于，采用至少3根参考钢筋棒和一个橡胶套箍装置，将至少3根钢筋棒连接呈梯状，斜向埋置在混凝土内不同深度处；在至少3根钢筋棒处连接对应的外置式传感器，对不同深度处钢筋棒的锈蚀时变规律进行监测，测定不同锈蚀时间构件的磁感应强度；通过测试结果和理论分析得出不同深度处钢筋棒的锈蚀率：记录锈蚀前后对应钢筋棒质量和磁感应强度，分别计算钢筋棒质量变化率和磁感应强度变化率；对钢筋质量变化率与外置式传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到拟合后的线性关系系数α。
4.如权利要求3所述的一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，其特征在于，将至少3根钢筋棒用橡胶套箍装置连接呈梯状。
5.如权利要求3所述的一种基于磁场原理的钢筋腐蚀评价方法，其特征在于，所述参考钢筋棒有6根。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211231 |