一种钢筋混凝土锈裂监测方法及传感器

摘要

本发明公开了一种基于分布式光纤传感技术的钢筋混凝土锈裂监测方法，利用传感器内部埋设的钢筋和不锈钢段，由电化学工作站定期检测其极化电流判断钢筋初始锈蚀时间，利用传感器内部铺设的环绕钢筋布置的传感光纤，由分布式光纤传感技术实时监测光纤应变，并推断钢筋混凝土处于锈胀或锈裂阶段，同时由标定曲线判断锈胀或锈裂程度。本发明还公开了实施了上述方法的传感器，通过对腐蚀钢筋极化电流及传感光纤应变监测，可以实现不损伤混凝土结构的前提下，对结构任意部位的钢筋混凝土进行锈裂的全过程监测，准确确定钢筋混凝土锈裂所处阶段及程度，应用于土木工程领域中钢筋混凝土结构的耐久性监测和评估。

主权项

一种钢筋混凝土锈裂监测方法，包括以下步骤：(a)传感器制作：采用圆柱形的混凝土浇筑模具，选取与工程所用材质相同的模拟钢筋并放置在模具中心，模拟钢筋长度略短于模具高度，在模具内埋设和模拟钢筋长度一致的不锈钢棒，模拟钢筋端头和不锈钢端头用导线连出后用环氧树脂封闭，采用电化学工作站测量钢筋和不锈钢之间的极化电流，判断钢筋初始锈蚀时间；将传感光纤环绕钢筋布置，形成3道环向应变监测光纤，另外布置1道环境参数补偿光纤，环境参数补偿光纤环向设置，并且环中心位置不埋设钢筋和不锈钢；选取与工程所用配合比相同的混凝土，浇筑进模具内部，养护完成后传感器制作完成；(b)传感器标定：该标定试验采用钢筋通电加速锈蚀方法，将步骤(a)制作的传感器的待锈钢筋和不锈钢分别于恒流电源正负极连接，采用布里渊光时域分析仪记录光纤应变值；将3道环向应变监测光纤所测的应变值减去1道的环境参数补偿光纤的应变值，通过最小二乘法拟合建立光纤应变值与钢筋锈胀率、体积膨胀率及裂缝宽度之间的关系曲线；(c)传感器安装：在结构混凝土施工过程中，将步骤(a)制作的若干个传感器通过和结构钢筋绑扎的方式直接埋入不同结构部位的混凝土内部；各传感器之间通过冗余光纤和法兰接头相互连接，所有传感器埋设完毕后，通过传输光纤将其串联接入电化学工作站并连入中央控制室，用以监测数据分析和钢筋混凝土锈蚀状态评估。