[发明专利]一种内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器制作方法

说明书

本发明公开了一种内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器制作方法。内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器包括钢筋圆柱、光纤光栅锈胀应变传感器、光纤光栅温度传感器、承压块、毛细不锈钢管、滤纸、砂浆保护层，钢筋圆柱的中间高度处设置径向通孔，在径向通孔内固定毛细不锈钢管，在毛细不锈钢管内安装光纤光栅锈胀应变传感器，光纤光栅锈胀应变传感器两端固定于承压块；钢筋圆柱设置用于放置光纤光栅温度传感器的轴向通孔。本发明具有钢筋腐蚀率和温度双重测量功能；通过改变承压块厚度和钢筋圆柱直径可以得到不同量程的钢筋腐蚀传感器；制作方法简单可靠，提高了传感器的成活率和耐久性；传感器体积小，结构简单，布设方便，不影响结构受力性能。

技术领域

本发明属于结构健康监测和光纤光栅传感器领域，具体涉及一种内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器制作方法。

背景技术

钢筋混凝土结构因其可塑性好、造价低、可就地取材等优点，成为土木工程领域应用最为广泛的结构形式。在一般服役环境下钢筋混凝土结构具有良好的耐久性，但在海水、除冰盐等侵蚀性环境下，混凝土中钢筋极易腐蚀，导致混凝土保护层开裂、剥落，降低钢筋和混凝土之间的粘结性能，甚至导致结构的承载力下降引起结构倒塌。

常用的钢筋腐蚀检测方法有剔凿检测法、钻孔取样法、半电池电位法、混凝土电阻率测量法和综合分析判断法等。其中剔凿检测法和钻孔取样法能够准确地观测钢筋腐蚀状况，但这两种方法都会破坏结构的完整性，半电池电位法、混凝土电阻率测量法和综合分析判断法对结构的完整性影响较小，但这三种方法只能定性地判断钢筋腐蚀状态。

由于光纤体积小、精度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、波长编码等优点，光纤腐蚀传感器在钢筋锈蚀监测领域具有较大的研究和应用价值。

目前，工程中可用的光纤腐蚀传感器较少，且存在一些缺陷，诸如易受外界环境影响、只能测量早期腐蚀、封装保护不完善难以用于实际工程、不能持续监测等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种集锈胀应变测量与温度测量于一体的内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器及其制作方法，安装方便、成活率高，不受外界因素影响、性能稳定，量程可调，可长期定量实时监测。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器，其特征在于：包括钢筋圆柱、光纤光栅锈胀应变传感器、光纤光栅温度传感器、毛细不锈钢管和两个承压块，所述钢筋圆柱中部高度设有径向贯穿的径向通孔，钢筋圆柱的偏心处设有上下轴向贯穿的轴向通孔，所述光纤光栅锈胀应变传感器套上一个毛细不锈钢管后安装在径向通孔内，所述光纤光栅温度传感器套上另一个毛细不锈钢管后安装在轴向通孔内，所述光纤光栅温度传感器与其相应的毛细不锈钢管两端通过胶黏固定保持预拉力，两个承压块分别安装在径向通孔的两端，并且承压块中部设有供光纤穿过的光纤通孔，所述光纤光栅锈胀应变传感器两端分别穿过相应的承压块后与相应的承压块固定，使得光纤光栅锈胀应变传感器保持预拉力。

作为改进，所述承压块与钢筋圆柱的结合面处通过透水的慢速滤纸进行保护。

作为改进，所述内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器封装在作为保护层的水泥砂浆内。

作为改进，所述承压块外端设有与光纤通孔同轴的白套管固定槽，所述白套管固定槽直径大于光纤通孔，白套管固定槽内安装用于保护光纤的白套管。

作为改进，所述光纤光栅锈胀应变传感器在白套管固定槽内通过胶黏固定，从而保持预拉力。

一种内埋式光纤光栅钢筋腐蚀传感器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制作准备钢筋圆柱、两个毛细不锈钢管和两个承压垫块，在钢筋圆柱中部高度开设径向贯穿的径向通孔，在钢筋圆柱的偏心处开设上下轴向贯穿的轴向通孔，承压块中部开设供光纤穿过的光纤通孔，承压块一侧开设与光纤通孔同轴的毛细钢管槽，另一侧开设与光纤通孔同轴的白套管固定槽和光缆固定槽；