專利名稱：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕度的監(jiān)測裝置及方法，尤其涉及一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法。
背景技術(shù)：
近年來，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題日益顯現(xiàn)，可以預(yù)見土木工程即將進(jìn)入高維護(hù)階段，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性試驗研究已成為熱點。而鋼筋銹蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)脹裂及力學(xué)性能劣化作為耐久性研究的核心問題，愈來愈受到工程界的普遍關(guān)注和重視。水泥水化形成的堿性環(huán)境使鋼筋表面生成一層致密的鈍化薄膜，保護(hù)內(nèi)部鋼筋不發(fā)生銹蝕破壞，但該鈍化薄膜在兩種情況下將會發(fā)生破壞，一種情況是混凝土結(jié)構(gòu)中性化，造成鈍化膜存在的條件——堿性環(huán)境喪失；另一種情況是氯離子深入到鋼筋保護(hù)層附近，并達(dá)到臨界濃度，直接破壞鈍化薄膜。我國存在大范圍的鹽潰土地區(qū)，該地區(qū)以氯鹽和硫酸鹽為主，東部濱海地區(qū)以氯鹽腐蝕為主。國家知識產(chǎn)權(quán)局2008年12月3日授權(quán)的“一種快速評定鋼筋混凝土抗腐蝕性能的裝置”(專利號:ZL200820079115.4)，該裝置通過施加直流電壓加速氯離子滲透到鋼筋表面引起鋼筋銹蝕，試驗結(jié)果為宏電流數(shù)據(jù)和達(dá)到宏電流值所用時間。此試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)復(fù)雜，試驗結(jié)果只能用于平行比較，試驗過程中無法實施掌握鋼筋的實際銹蝕程度。國家知識產(chǎn)權(quán)局2009年I月7日公開的“濱海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學(xué)測試方法”(申請?zhí)?00810041765.4)，提出采用測試混凝土電阻率和鋼筋腐蝕電位相結(jié)合的方法推斷混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕狀況，并推導(dǎo)出鋼筋平均銹蝕深度和平均截面損失率計算公式，該方法僅適用于既有結(jié)構(gòu)的銹蝕檢測。國家知識產(chǎn)權(quán)局2010年I月6日公開的“氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗方法”(申請?zhí)?00810040198.0)，提出了一種由直流穩(wěn)壓電源、銹蝕標(biāo)準(zhǔn)試件、氯鹽溶液試驗箱、電化學(xué)反應(yīng)陰極板組成的試驗裝置，其特征在于通過控制鋼筋表面電流密度、電壓、時間等實現(xiàn)對鋼筋的加速銹蝕。該方法只能通過試件表觀特征(銹斑、裂縫等)定性判斷鋼筋的銹蝕狀況。因此，提出一種可實時控制及監(jiān)測鋼筋銹蝕程度的試驗裝置，以快速評價鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕狀況是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單但控制、監(jiān)測精確的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，所述電源模塊用于將交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，所述供電接口用于輸出多個不同電壓的直流電源，所述供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負(fù)極電源輸出端，所述信號采集器用于采集所述供電接口的各正極電源輸出端的電流/電壓信息及對應(yīng)的供電時間信息，所述試驗槽用于內(nèi)裝銹蝕液和試件，所述陰極板置于所述試驗槽內(nèi)并與所述供電接口中的負(fù)極電源輸出端連接，所述信號采集器的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的電源輸出端與所述供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。應(yīng)用時，將氯化鈉鹽水放入試驗槽內(nèi)，將多個試件置于試驗槽內(nèi)并使試件的置于鹽水液面下，將試件上端位于鹽水液面以上，試件中的鋼筋端部出露于混凝土之外，并與供電接口的正極電源輸出端對應(yīng)連接，通過電路控制器控制每一試件的電路聯(lián)通與否及電壓大小，達(dá)到精確控制試件中鋼筋加速銹蝕的目的。由信號采集器采集供電接口的各正極電源輸出端的電流信息及對應(yīng)的供電時間信息并將這些信息傳輸給控制器，通過理論公式計算并采用影響因子修正后，準(zhǔn)確實時顯示鋼筋的銹蝕程度，便于對試驗進(jìn)程的控制及試驗動態(tài)的掌控。具體地，所述供電接口的正極電源輸出端同時提供40個通路，所述供電接口的各正極電源輸出端分別串聯(lián)有由所述控制器控制的開關(guān)。本發(fā)明所述采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置進(jìn)行控制監(jiān)測的方法，包括對鋼筋的理論腐蝕失重率進(jìn)行修正，其修正公式如下:W 實際=W 理論.λ j.λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I)式I中，為鋼筋的實際腐蝕失重率；Waife為鋼筋的理論腐蝕失重率；λ 1、λ 2、λ 3、λ 4、λ 5、λ 6依次表不通 電時間影響因子、測試電壓影響因子、銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與陰極板之間的間距影響因子和混凝土強度影響因子；式I中，W理論的計算公式為:
權(quán)利要求
1.一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，其特征在于:包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，所述電源模塊用于將交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，所述供電接口用于輸出多個不同電壓的直流電源，所述供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負(fù)極電源輸出端，所述信號采集器用于采集所述供電接口的各正極電源輸出端的電流/電壓信息及對應(yīng)的供電時間信息，所述試驗槽用于內(nèi)裝銹蝕液和試件，所述陰極板置于所述試驗槽內(nèi)并與所述供電接口中的負(fù)極電源輸出端連接，所述信號采集器的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的電源輸出端與所述供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，其特征在于:所述供電接口的正極電源輸出端同時提供40個通路，所述供電接口的各正極電源輸出端分別串聯(lián)有由所述控制器控制的開關(guān)。
3.一種采用如權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置進(jìn)行控制監(jiān)測的方法，其特征在于:包括對鋼筋的理論腐蝕失重率進(jìn)行修正，其修正公式如下:W實際-W理論.λ ι λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I) 式I中，為鋼筋的實際腐蝕失重率;Waife為鋼筋的理論腐蝕失重率；λρ λ2、λ3、λ 4、λ 5、λ 6依次表示通電時間影響因子、測試電壓影響因子、銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與負(fù)極板之間的間距影響因子和混凝土強度影響因子； 式I中，Waife的計算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的方法，其特征在于:所述步驟(5)中，所述“系統(tǒng)能夠自動探測到的影響因素”對應(yīng)的影響因子有通電時間影響因子和測試電壓影響因子，所述“系統(tǒng)無法自動探測到的影響因素”對應(yīng)的影響因子有銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與負(fù)極板之間的間距影響因子 和混凝土強度影響因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負(fù)極電源輸出端，陰極板置于試驗槽內(nèi)并與供電接口中的負(fù)極電源輸出端連接，信號采集器的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，控制器的電源輸出端與供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。本發(fā)明還公開了一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測方法，包括根據(jù)影響因子的實時變化完成對鋼筋的理論腐蝕失重率進(jìn)行實時修正，得到鋼筋的實際腐蝕失重率。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對多組鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋進(jìn)行同時實時控制監(jiān)測，并通過實時修正得到精確的鋼筋實際腐蝕失重率。
文檔編號G01N5/04GK103217353SQ20131009114
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者何川, 盧岱岳, 王士民 申請人:西南交通大學(xué)