[实用新型]一种用于监测混凝土中钢筋锈胀力的智能卡箍

说明书

本发明提供了一种用于监测混凝土中钢筋锈胀力的智能卡箍，属于结构健康监测技术领域。该用于监测钢筋锈胀力的智能卡箍包括不锈钢卡箍左半部分，不锈钢卡箍右半部分，螺钉，螺母，单模光纤束，锈胀力光纤传感单元，光纤保护套塑料软管，弹簧，光纤接头，钢筋尺寸调节橡胶棒，反射镜面，不锈钢卡箍上下表面封装外壳，不锈钢圆筒外壳，预留小孔。该智能卡箍基于法珀光纤干涉仪工作原理，运用单模光纤使锈胀力的变化转变为干涉光谱的变化，实现在不影响钢筋正常工作的情况下进行实时监测模式，从而准确的反映钢筋锈胀力的大小，为工程结构的服役提供安全保障。本发明灵敏度高，稳定性好，操作简单，实用性强，具有广阔的应用前景和推广市场。

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，尤其涉及一种用于监测混凝土中钢筋锈蚀膨胀产生锈胀力大小的智能卡箍。

背景技术

钢筋混凝土是全球土木工程领域应用最为广泛的一种组合材料。随着工程结构服役环境的复杂化，对混凝土结构耐久性的要求越来越高，混凝土结构的耐久性问题得到了越来越多的关注。目前，海洋环境下的混凝土结构常因耐久性不足而导致过早破坏，严重制约我国海洋经济的发展。据美国国家腐蚀工程师协会2017年最新国际报告显示，每年因腐蚀引起的基础设施损坏所造成的损失约226亿美元。钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构耐久性损伤的主要原因之一。混凝土中的钢筋发生锈蚀后，钢筋向四周膨胀，产生的铁锈体积是相应钢筋体积的2-6倍。混凝土限制了钢筋的膨胀,因此在钢筋与混凝土的交界面上会产生压力,这种压力称为钢筋锈胀力。钢筋锈蚀影响了钢筋与混凝土的粘结应力,最终会导致混凝土保护层受拉开裂。因此，对锈胀开裂进行全过程监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。

目前，钢筋锈蚀的常用监测方法有电化学方法和物理方法。电化学方法一般通过半电池电位、极化电阻、交流阻抗法及电化学噪声等监测钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流和腐蚀阻抗等信息来判断钢筋的锈蚀程度。物理方法包括声发射技术、探地雷达、超声检测、磁通漏磁法等方法进行钢筋锈蚀的间接监测。每种方法都有其优缺点，例如半电池电位虽然简单但是提供的是腐蚀的概率信息，声发射技术收到混凝土保护层质量及环境因素的影响监测精度低。

光纤由于体积小、抗腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高、稳定性好以及易于制造等优点，在结构健康监测中受到了高度重视，可应用于对精准化要求较高的钢筋锈蚀产生的锈胀力大小的监测。

因此，针对混凝土中钢筋锈蚀膨胀产生锈胀力大小的监测，从新的角度提供一种真实有效、操作方便、稳定性好、准确性高的基于光纤传感原理的监测方法是十分有必要的，从而准确判断钢筋混凝土结构的腐蚀状态并进行安全评估。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于监测混凝土中钢筋锈胀力的智能卡箍，其目的是实现对混凝土中钢筋锈蚀产生膨胀力大小的实时监测，评估判断在役工程结构的健康安全状态。

本发明的技术方案：

一种用于监测混凝土中钢筋锈胀力的智能卡箍，包括不锈钢卡箍左半部分1，不锈钢卡箍右半部分2，锈胀力光纤传感单元3，光纤保护套塑料软管4，螺母5，螺钉6，单模光纤束7，钢筋尺寸调节橡胶棒11，不锈钢卡箍上下表面封装外壳A，预留小孔B；其中光纤传感单元3包括T型活塞8，弹簧9，光纤固定接头10，反射镜面12，不锈钢圆筒外壳13。

所述的不锈钢卡箍左半部分1与不锈钢卡箍右半部分2，通过螺母5和螺钉6固定连接，同时智能卡箍外部采用不锈钢卡箍上下表面封装外壳A进行密封；

所述的光纤传感单元3均匀分布嵌入在不锈钢卡箍左半部分1和不锈钢卡箍右半部分2里面，T型活塞8移动端头朝向卡箍内部；由多个传感单元3引出的光纤束经由不锈钢卡箍左半部分1与不锈钢卡箍右半部分2组成的空隙，通过不锈钢卡箍左半部分1的预留小孔B 伸出卡箍，并采用光纤保护套塑料软管4加以保护；

所述的伸出卡箍的单模光纤束7一端通过光纤固定接头10与光纤传感单元3连接，另一端经由不锈钢卡箍左半部分1上的预留小孔 B与多通道光纤解调仪14进行连接；