[发明专利]混凝土基础设施的耐久性在线监测与预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线监测与预警系统。更具体地说，本发明涉及一种混凝土基础设施的耐久性在线监测与预警系统。

背景技术

我国正在进行空前规模的经济建设，其中以钢筋混凝土为主体的基础设施建设处于优先地位。基础设施的重要性是不言而喻的。

氯离子侵入和混凝土碳化引起钢筋的锈蚀是混凝土结构耐久性下降的最主要原因，当钢筋表面的氯离子浓度达到临界值或碳化程度达到钢筋表面并继续受到酸性气体的侵蚀时，钢筋表面的钝化膜将受到破坏，钢筋将开始锈蚀，其体积将会膨胀至2-4倍，从而削弱了钢筋的受力面积，使混凝土保护层顺筋断裂，降低了钢筋与混凝土的粘结力，严重威胁混凝土结构的服役安全性。因此，密切了解钢筋所处的化学环境和腐蚀状态及腐蚀速率，对于保证钢筋混凝土结构的科学维护、服役剩余寿命评估、结构的安全性和耐久性评价具有重大的实际意义。碳化对混凝土最主要的危害是：使混凝土的碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋的锈蚀。碳化还会引起混凝土收缩(碳化收缩)，容易会使混凝土的表面产生细微的裂缝。混凝土的碳化过程的深度是随时间的延续而增大，但是增大的速度逐渐减慢。影响碳化速度的环境因素主要是二氧化碳浓度及环境湿度。

传统的混凝土结构耐久性的评价方法主要是采取钻粉取样的方式，通过对样粉进行化学分析从而掌握混凝土结构的耐久性状况，该方法费时、费钱，对混凝土结构具有破坏性，且无法实现实时监测。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种混凝土基础设施的耐久性在线监测与预警系统，包括：

多个探测感应器，其平行等距设置于被监测的混凝土基础设施内部，每个探测感应器均包括：外壳、用于检测氯离子浓度的氯离子探针、可伸缩的pH值探针、监测每个探测感应器具体位置的GPS和电源模块，其中所述氯离子探针一端设置于探测感应器内部第一凹槽中，另一端位于探测感应器外部；所述可伸缩的pH值探针一端内置于探测感应器内部第二凹槽中，另一端位于探测感应器外部，且所述可伸缩的pH值探针与所述氯离子探针平行；所述GPS内置于探测感应器内部第三凹槽中；所述电源模块内置于探测感应器内部第四凹槽中，并分别与所述氯离子探针、可伸缩的pH值探针以及GPS电连接；其中所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，平行设置在所述多个探测感应器内部；其中通过改变所述可伸缩的pH值探针的长度以探得所测混凝土基础设施不同深度的pH值，以进而划分出未碳化区、部分碳化区和完全碳化区；设定当测得pH值大于11.5，被测区域为未碳化区，测得pH值小于9.0，被测区域为完全碳化区，测得pH值在9.0～11.5之间，被测区域为部分碳化区；其中所述氯离子探针可通过探测氯离子浓度监测氯离子侵入被测混凝土基础设施的程度，所述可伸缩的pH值探针可通过探测被测混凝土基础设施各深度的pH值以监测被测混凝土基础设施的碳化程度，所述GPS通过发送所述多个探测感应器的位置信息，以提高所述混凝土基础设施耐久性在线监测与预警系统监测的精确性。

数据处理装置，其与所述多个探测感应器通信连接，所述数据处理装置包括接收器、分析器和存储器，其中接收器用以实时接收所述氯离子探针、可伸缩的pH值探针以及GPS传递的信息，并将信息传递至所述分析器，所述分析器根据接收的所测混凝土基础设施不同深度的pH值得到所述可伸缩的pH值探针的探测深度与其碳化程度的关系，并作出每个探测感应器监测时段内的碳化程度与监测时间的柱状图；所述分析器根据得到的被测混凝土基础设施的氯离子浓度作出每个探测感应器监测时段内的所述氯离子浓度与监测时间的函数图像，并拟合得到所述氯离子浓度与监测时间的关系函数，进而计算得出被测混凝土基础设施的氯离子扩散速度；所述分析器根据接收的所述GPS的位置信息得到每个探测感应器的位置；所述分析器将得到的数据及图像存储在所述存储器中，并将得到的数据及图像发送至预警装置；所述数据处理装置通过数据分析所述氯离子探针、所述可伸缩的pH值探针以及所述GPS传递的信息，分析被测混凝土基础设施的氯离子侵入程度、碳化程度、以及精确位置信息；