一種具有溫度補(bǔ)償功能的fbg金屬腐蝕傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及橋梁、隧道、大壩和樓宇等構(gòu)筑物中鋼筋銹蝕健康監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種具有溫度補(bǔ)償功能的FBG金屬腐蝕傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性較好，但處于海洋環(huán)境等惡劣環(huán)境中時，鋼筋會發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的耐久性不足，直接影響整體結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，甚至造成建筑物過早破壞。因此，鋼筋腐蝕程度的監(jiān)測具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
[0003]鋼筋腐蝕本質(zhì)上是電化學(xué)過程，因此電化學(xué)方法成為監(jiān)測鋼筋腐蝕的本質(zhì)方法，也是目前技術(shù)比較成熟的方法。鋼筋腐蝕監(jiān)測的電化學(xué)方法主要有半電池電位法、混凝土電阻率法、線性極化法等，通過測量鋼筋電位、混凝土電阻率、腐蝕電流密度等確定鋼筋的腐蝕程度或腐蝕速率。電化學(xué)方法的缺點(diǎn)是:工作量大、測量結(jié)果容易受到含水率等外界因素的干擾、只能定性判斷鋼筋腐蝕狀態(tài)，不能直接描述鋼筋的腐蝕程度、不能實(shí)現(xiàn)定量在線監(jiān)測、一些不易達(dá)到的位置難以檢測，并且該方法對早期的輕微腐蝕很難做出反映。
[0004]光纖傳感器具有體積小、精度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、適合于隱蔽部位以及危險區(qū)域等特定部位監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，因而光纖傳感器在鋼筋腐蝕監(jiān)測方面也得到了廣泛的研宄。K.D.Bennett設(shè)計了 “腐蝕保險絲”傳感方案，通過鋼筋與保險絲的腐蝕對比推斷出鋼筋腐蝕程度，但是這種傳感器體積大，造價高，而且不能給出保險絲斷裂以前和斷裂以后的腐蝕信息。黎學(xué)明等人采用電化學(xué)方法制備了用于混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕監(jiān)測的光纖傳感器，通過電沉積于光纖纖芯上的敏感膜將腐蝕信息傳遞給光纖內(nèi)傳導(dǎo)的光波，從而獲取腐蝕信息，這種方法測量精度很高，但對鍍膜的工藝要求較高，且受量程和壽命的限制而難以用于實(shí)際工程。J.A.Greene等人設(shè)計了預(yù)拉應(yīng)變FBG腐蝕傳感器，但由于光柵應(yīng)變減小的程度和速率與金屬薄板的直徑及成分都有關(guān)，影響因素較為復(fù)雜，難以單獨(dú)確定腐蝕的影響，并且由于FBG預(yù)先拉伸，即使沒有腐蝕發(fā)生，應(yīng)變也會因預(yù)應(yīng)力松弛及環(huán)氧樹脂的蠕變而有所減小，不利于鋼筋腐蝕的長期監(jiān)測。江毅等人根據(jù)鋼筋銹蝕后體積膨脹的原理提出了一種FBG腐蝕傳感器，但這種方法粘貼點(diǎn)易脫落，并且FBG容易損壞。李俊等人先后提出了凹槽式、兩根鋼筋并列放置式、剖開式等FBG腐蝕傳感器，理論上鋼筋腐蝕程度的測量精度很高，凹槽式腐蝕傳感器的缺點(diǎn)是電偶腐蝕會加速鋼筋腐蝕，難以有效模擬鋼筋的真實(shí)腐蝕過程，兩根鋼筋并列放置式FBG腐蝕傳感器和剖開式FBG腐蝕傳感器的缺點(diǎn)是腐蝕傳感器以雙筋接觸面的腐蝕作為腐蝕信號來源，而實(shí)際腐蝕不均勻，可能先從其它面發(fā)生腐蝕，因此其它面的早期腐蝕膨脹信號很難被FBG捕捉到。Simon K.T.Grattan將FBG直接纏繞在結(jié)構(gòu)鋼筋上，以測量鋼筋腐蝕程度，其缺點(diǎn)是光纖粘貼點(diǎn)容易脫落。Othman Sidek等人在同樣的原理基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，制作了 PDMS涂層FBG腐蝕傳感器，但是其光纖粘貼點(diǎn)同樣容易脫落。Muhammad Rosdi Abu Hassan制作了蝕刻FBG腐蝕傳感器，這種傳感器監(jiān)測到的只是鋼筋與鋁片底座接觸面處的腐蝕信息，并且該傳感器的鋁片底座會影響鋼筋的腐蝕狀況，此外，該研宄是在鹽水環(huán)境中進(jìn)行的，與實(shí)際工程環(huán)境和激勵存在較大差異。s.Al1-Alvarez等人設(shè)計了保險絲式FBG腐蝕傳感器，其缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)鋼筋的定量、長期監(jiān)測。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型公開了一種具有溫度補(bǔ)償功能的FBG金屬腐蝕傳感器，包括鋼筋件，所述鋼筋件采用腐蝕監(jiān)測部位所用的結(jié)構(gòu)鋼筋并將其加工成圓柱形，所述鋼筋件的中心位置設(shè)置有通孔，在通孔的兩側(cè)對稱設(shè)置有光纜固定孔，所述鋼筋件的表面纏繞設(shè)置FBG銹脹傳感器，在通孔內(nèi)設(shè)置用于消除FBG銹脹傳感器溫度交叉敏感性的FBG溫度傳感器。
[0006]所述鋼筋件直徑不小于所采用FBG銹脹傳感器所要求的彎曲半徑。
[0007]所述鋼筋件上還設(shè)置有通槽，在通槽內(nèi)填充絕緣材料形成FBG固定槽。
[0008]所述FBG固定槽所用絕緣材料不局限于環(huán)氧樹脂，可以是滿足優(yōu)良物理機(jī)械性能、電絕緣性能、化學(xué)性能穩(wěn)定、且與鋼筋粘接良好的材料。
[0009]在鋼筋件的表面纏繞FBG銹脹傳感器的區(qū)域設(shè)置有環(huán)形安裝槽，所述FBG銹脹傳感器安裝于環(huán)形安裝槽內(nèi)。
[0010]在光纜固定孔內(nèi)采用絕緣材料固定光纜使其密封形成光纜固定點(diǎn)。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的一種具有溫度補(bǔ)償功能的FBG金屬腐蝕傳感器，內(nèi)置用于溫度補(bǔ)償?shù)腇BG溫度感器，因此不需要在外側(cè)單獨(dú)設(shè)置溫度補(bǔ)償傳感器；FBG銹脹傳感器的封裝結(jié)構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)簡單；設(shè)計的環(huán)形安裝槽能夠有效地防止傳感器的損壞；FBG固定槽的設(shè)計能夠確保FBG銹脹傳感器的固定點(diǎn)不會隨著銹蝕的發(fā)展而脫落，從而保證傳感器的使用壽命和可靠性。因此，本實(shí)用新型設(shè)計的具有溫度補(bǔ)償?shù)腇BG金屬腐蝕傳感器能夠用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的長期、可靠監(jiān)測。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本實(shí)用新型鋼筋件環(huán)形安裝槽處的徑向剖面圖；
[0014]圖2為具有溫度補(bǔ)償?shù)腇BG金屬腐蝕傳感器環(huán)形安裝槽處的徑向剖面圖；
[0015]圖3為鋼筋件1-1剖面圖；
[0016]圖4為鋼筋件1-1剖面的傳感器布置圖；
[0017]圖5為具有溫度補(bǔ)償?shù)腇BG金屬腐蝕傳感器水泥砂漿封裝圖。
[0018]1、鋼筋件，2、光纜固定孔，3、通孔，4、FBG溫度傳感器，5、FBG銹脹傳感器，6、通槽，7、環(huán)形安裝槽，8、光纖，9、光纜，10、FBG固定槽，11、光纜固定點(diǎn)，12、水泥砂漿
【具體實(shí)施方式】<