[发明专利]钢筋混凝土桥梁结构内部钢筋锈蚀监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土内部钢筋锈蚀监测技术，尤其涉及一种钢筋混凝土桥梁结构内部钢筋锈蚀监测装置及方法。

背景技术

受限于技术发展现状，长期使用后，钢筋混凝土构件内的钢筋不可避免地存在锈蚀问题，尤其在一些使用环境较为恶劣的条件下，锈蚀问题更加严重；钢筋锈蚀后，会导致结构体性能出现劣化甚至破坏，直接影响桥梁结构的耐久性和使用寿命，因此，及时发现结构体上的钢筋锈蚀区域，针对锈蚀情况进行相应的治理加固处治措施，对桥梁安全意义重大。

目前对钢筋的锈蚀的无损检测方法有分析法、物理法和电化学法。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离子的浸入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况推断钢筋锈蚀程度。但目前为止，还没有既有的充分理论依据、又全面考虑各种因素的数学模型，所以分析法要应用于钢筋锈蚀的检测评估尚有不少工作要做。物理方法主要通过测定钢筋引起的电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况，主要方法有电阻探针法、涡流探测法、射线法、红外线热像法、声发射探测法等。物理法目前也仅仅停留在试验阶段。电化学法主要分为半电池电位法、线性极化法和交流阻抗谱法，半电池电位法在钢筋锈蚀的检测中应用较为广泛，但只能做定性的检测；线性极化法和交流阻抗法可以用于钢筋锈蚀的定量检测，但线性极化法无法判断钢筋早期锈蚀的情况，且现场测试操作较繁琐，交流阻抗法定量测量上不如线性极化法准确方便，实验数据处理繁杂，不适用于现场检测。

而对于钢筋锈蚀监测方面的研究还比较少，具有代表性的监测方法有电化学法、光纤光栅法。电化学法主要是通过其特征值：自然电位、极化电阻、电解质电阻来反应钢筋的锈蚀状况，电化学法监测钢筋锈蚀仍然需要凿除混凝土表面，并且受混凝土种类、干湿度、氯盐等内掺剂影响较大。光纤光栅法则是属于物理法的一种，是利用光纤光栅的应变来监测钢筋的锈蚀过程，但是光纤光栅的极限抗拉强度不够大，本身的耐久性和监测可靠性不足，此法也还仅仅处于试验阶段。

由此，提出一种可靠的监测钢筋混凝土桥梁结构内部钢筋锈蚀的装置和评估方法十分必要。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于：以金属磁记忆技术为基础，结合聚磁和超导磁屏蔽技术有效地聚集钢筋锈蚀产生的磁信号，排除外在干扰磁场产生的磁信号，磁记忆探头采集到准确的磁感应强度B，输入计算机，计算机通过特定方法对信号进行处理，实现对桥梁结构内部钢筋锈蚀的可靠监测。

磁记忆原理可表述为，处于地磁环境下的铁制构件受工作载荷的作用，其内部会发生具有磁致伸缩性质和磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后也会保留。在锈蚀区域内，随着锈蚀程度的演进，钢筋截面上的有效受力面积将逐渐减小，而锈蚀产物堆积在锈蚀区域，导致钢筋外围体积出现膨胀(膨胀后的体积大致是基体体积的2-4倍)，这就使得锈蚀后的钢筋与完好的钢筋上存在着完全不同的应力应变状态，因此，锈蚀后的钢筋周围的磁场分布情况与完好的钢筋周围的磁场分布情况完全不同，通过对钢筋周围磁场进行连续监测以及监测数据的处理，我们就能获知钢筋周围磁场的变化，当钢筋周围磁场变化异常时，就说明钢筋发生了锈蚀。

本发明提出了一种钢筋混凝土桥梁结构内部钢筋锈蚀监测装置，其创新在于：所述钢筋混凝土桥梁结构内部钢筋锈蚀监测装置由支架、杜瓦瓶、蔽磁材料层、磁探头和聚磁结构组成；所述磁探头直接获取磁场信号，无需外加磁场进行磁化；所述蔽磁材料层设置于杜瓦瓶内储液腔的底部，所述杜瓦瓶内封装有液氮；所述磁探头设置于杜瓦瓶下方，磁探头位于蔽磁材料层覆盖的区域范围内；所述聚磁结构沿磁探头周向设置，聚磁结构将磁探头包围在内；所述聚磁结构、磁探头和杜瓦瓶通过支架连接为一体；所述蔽磁材料层采用钇钡铜氧制作，所述聚磁结构采用坡莫合金制作。