[发明专利]一种光纤传感监测钢筋锈蚀方法

说明书

本发明属于钢筋锈蚀监测技术领域，涉及一种光纤传感监测钢筋锈蚀方法，工艺过程包括制备光纤传感监测装置和监测钢筋锈蚀状况,采用应变测量光栅和温度补偿光栅布设在同一阶梯元的方式，将光纤传感监测装置与被测钢筋同时浇筑在混凝土结构中，避免了外界干扰和对应变片的损坏，阶梯式的光纤传感监测装置能够监测混凝土结构中不同深度的钢筋锈蚀情况，通过分析不同深度的钢筋锈蚀时间和锈蚀程度，掌握钢筋混凝土结构中待测钢筋的锈蚀时间和锈蚀程度，通过选取不同长度的螺栓控制光纤传感监测装置的倾斜度，使其在不同保护层厚度的混凝土结构中实现钢筋锈蚀的实时和长期在线监测，增加了适用范围；其原理科学可靠，监测结果准确可靠。

技术领域：

本发明属于钢筋锈蚀监测技术领域，具体涉及一种光纤传感监测钢筋锈蚀方法，利用光纤传感监测装置实时监测来评定混凝土结构中钢筋的锈蚀状况。

背景技术：

在钢筋混凝土结构中，钢筋的锈蚀是影响建筑工程结构的安全性和耐久性的重要因素之一；钢筋锈蚀时，体积发生膨胀，钢筋与混凝土之间的粘结力下降，混凝土保护层剥落，进而导致建筑结构强度降低，钢筋锈蚀发生在建筑结构的内部，肉眼很难察觉，对于钢筋锈蚀引发的轻度损坏的建筑物，对其进行修补时，存在工作量大、造价高和效益差的问题，当建筑物的破坏较严重时，将对人们的生命和财产安全带来不可估量的损失；所以，监测混凝土内钢筋的锈蚀状态并掌握建筑物结构的内部情况十分有必要，以便在建筑物发生损坏之前进行预警，将损失降到最低。目前，钢筋锈蚀的监测方法分为物理方法和化学方法，常用的物理法有电阻探针法和光纤传感法，前者采用一个与结构钢筋材质相同的探针，将探针埋入到混凝土结构中，根据实时监测探针电阻的变化来推断钢筋锈蚀的速率和锈蚀的程度，后者是的监测原理是，钢筋生锈后，钢筋表面膨胀产生膨胀应力，光纤受应力影响产生应变，光在光纤中传播的相位、频率、波长和偏振发生改变，光纤传感器耐锈蚀和抗干扰能力强，耐久性好，并且能够进行空间连续性监测，缺点是光纤传感技术工艺要求高，造价高昂；化学法有半电池电位法、交流阻抗方法和线性极化法，半电池电位法的原理是钢筋发生锈蚀时，其阳极区和阴极区存在电位差，通过所测得的电流和电压值评定钢筋锈蚀程度，交流阻抗法是对目标建筑结构发出一段微小电流，测量目标建筑结构对微小电流的反应，然后对所测量到的交变电流谱进行分析，这种动态的测量方法所使用的测量仪器非常昂贵，且受外界影响较大，后期数据处理程序繁琐，得不到推广使用；中国专利201310204720.5公开的钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀的光纤光栅检测装置包括若干个与工程所用钢筋材质相同的钢筋棒、与钢筋棒数量相同的光纤光栅、基座、温度传感器、终端测试盒和检测仪，光纤光栅固定在钢筋棒上，钢筋棒固定在基座上，光纤光栅通过电缆与终端测试盒连接，终端测试盒与检测仪连接，温度传感器固定在基座上，其没有设置温度补偿光栅，没有考虑温度对波长漂移的影响，且光纤光栅粘贴在与混凝土直接接触的弧形钢筋上，使用寿命大大缩短；中国专利201220615624.0公开的一种混凝土结构中钢筋锈蚀监测装置包括光纤光栅应变传感器、信号处理单元、不锈钢斜面支架、至少三只光纤光栅应变传感器及导线，光纤光栅应变传感器依次布设在斜面支架的斜面上，各光纤光栅应变传感器采集所得信号经由导线传送至信号处理单元，光纤光栅应变传感器测定混凝土保护层中由于钢筋锈蚀产物产生的锈胀力引起的拉应变，推导出钢筋锈蚀速率及钢筋锈蚀初始腐蚀时间，以实现间接的监测钢筋锈蚀状况，其装置在浇筑混凝土过程中易受损坏；中国专利201120123546.8公开的一种对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀情况进行监测的嵌入式钢筋腐蚀监测系统包括由单阳极、单阴极和PVC管组成的传感器，支架以及导线，单阳极和单阴极交替连接，PVC管设置在单阳极和单阴极之间，单阳极和单阴极均与导线相连，支架与传感器和导线相连一种基于半电池电位原理的装置，其分四层，每一层含有4个阴极和4个阳极，总共需要引出32根导线，结构复杂、引线过多、需测数据较多。因此，研发设计一种易于操作的光纤传感监测钢筋锈蚀方法，实时监测和评定混凝土结构中钢筋的锈蚀状况，很有社会和经济效益，应用前景广阔。

发明内容：