專利名稱：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕度的監(jiān)測裝置及方法，尤其涉及一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法。
背景技術：
近年來，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題日益顯現(xiàn)，可以預見土木工程即將進入高維護階段，進行混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性試驗研究已成為熱點。而鋼筋銹蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)脹裂及力學性能劣化作為耐久性研究的核心問題，愈來愈受到工程界的普遍關注和重視。水泥水化形成的堿性環(huán)境使鋼筋表面生成一層致密的鈍化薄膜，保護內(nèi)部鋼筋不發(fā)生銹蝕破壞，但該鈍化薄膜在兩種情況下將會發(fā)生破壞，一種情況是混凝土結(jié)構(gòu)中性化，造成鈍化膜存在的條件——堿性環(huán)境喪失；另一種情況是氯離子深入到鋼筋保護層附近，并達到臨界濃度，直接破壞鈍化薄膜。我國存在大范圍的鹽潰土地區(qū)，該地區(qū)以氯鹽和硫酸鹽為主，東部濱海地區(qū)以氯鹽腐蝕為主。國家知識產(chǎn)權(quán)局2008年12月3日授權(quán)的“一種快速評定鋼筋混凝土抗腐蝕性能的裝置”(專利號:ZL200820079115.4)，該裝置通過施加直流電壓加速氯離子滲透到鋼筋表面引起鋼筋銹蝕，試驗結(jié)果為宏電流數(shù)據(jù)和達到宏電流值所用時間。此試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)復雜，試驗結(jié)果只能用于平行比較，試驗過程中無法實施掌握鋼筋的實際銹蝕程度。國家知識產(chǎn)權(quán)局2009年I月7日公開的“濱海地區(qū)混凝土鋼筋銹蝕狀況的電化學測試方法”(申請?zhí)?00810041765.4)，提出采用測試混凝土電阻率和鋼筋腐蝕電位相結(jié)合的方法推斷混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕狀況，并推導出鋼筋平均銹蝕深度和平均截面損失率計算公式，該方法僅適用于既有結(jié)構(gòu)的銹蝕檢測。國家知識產(chǎn)權(quán)局2010年I月6日公開的“氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗方法”(申請?zhí)?00810040198.0)，提出了一種由直流穩(wěn)壓電源、銹蝕標準試件、氯鹽溶液試驗箱、電化學反應陰極板組成的試驗裝置，其特征在于通過控制鋼筋表面電流密度、電壓、時間等實現(xiàn)對鋼筋的加速銹蝕。該方法只能通過試件表觀特征(銹斑、裂縫等)定性判斷鋼筋的銹蝕狀況。因此，提出一種可實時控制及監(jiān)測鋼筋銹蝕程度的試驗裝置，以快速評價鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕狀況是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單但控制、監(jiān)測精確的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置及方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:本發(fā)明所述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，所述電源模塊用于將交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，所述供電接口用于輸出多個不同電壓的直流電源，所述供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負極電源輸出端，所述信號采集器用于采集所述供電接口的各正極電源輸出端的電流/電壓信息及對應的供電時間信息，所述試驗槽用于內(nèi)裝銹蝕液和試件，所述陰極板置于所述試驗槽內(nèi)并與所述供電接口中的負極電源輸出端連接，所述信號采集器的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的電源輸出端與所述供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。應用時，將氯化鈉鹽水放入試驗槽內(nèi)，將多個試件置于試驗槽內(nèi)并使試件的置于鹽水液面下，將試件上端位于鹽水液面以上，試件中的鋼筋端部出露于混凝土之外，并與供電接口的正極電源輸出端對應連接，通過電路控制器控制每一試件的電路聯(lián)通與否及電壓大小，達到精確控制試件中鋼筋加速銹蝕的目的。由信號采集器采集供電接口的各正極電源輸出端的電流信息及對應的供電時間信息并將這些信息傳輸給控制器，通過理論公式計算并采用影響因子修正后，準確實時顯示鋼筋的銹蝕程度，便于對試驗進程的控制及試驗動態(tài)的掌控。具體地，所述供電接口的正極電源輸出端同時提供40個通路，所述供電接口的各正極電源輸出端分別串聯(lián)有由所述控制器控制的開關。本發(fā)明所述采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置進行控制監(jiān)測的方法，包括對鋼筋的理論腐蝕失重率進行修正，其修正公式如下:W 實際=W 理論.λ j.λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I)式I中，為鋼筋的實際腐蝕失重率；Waife為鋼筋的理論腐蝕失重率；λ 1、λ 2、λ 3、λ 4、λ 5、λ 6依次表不通 電時間影響因子、測試電壓影響因子、銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與陰極板之間的間距影響因子和混凝土強度影響因子；式I中，W理論的計算公式為:
權(quán)利要求
1.一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，其特征在于:包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，所述電源模塊用于將交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，所述供電接口用于輸出多個不同電壓的直流電源，所述供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負極電源輸出端，所述信號采集器用于采集所述供電接口的各正極電源輸出端的電流/電壓信息及對應的供電時間信息，所述試驗槽用于內(nèi)裝銹蝕液和試件，所述陰極板置于所述試驗槽內(nèi)并與所述供電接口中的負極電源輸出端連接，所述信號采集器的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的電源輸出端與所述供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，其特征在于:所述供電接口的正極電源輸出端同時提供40個通路，所述供電接口的各正極電源輸出端分別串聯(lián)有由所述控制器控制的開關。
3.一種采用如權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置進行控制監(jiān)測的方法，其特征在于:包括對鋼筋的理論腐蝕失重率進行修正，其修正公式如下:W實際-W理論.λ ι λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I) 式I中，為鋼筋的實際腐蝕失重率;Waife為鋼筋的理論腐蝕失重率；λρ λ2、λ3、λ 4、λ 5、λ 6依次表示通電時間影響因子、測試電壓影響因子、銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與負極板之間的間距影響因子和混凝土強度影響因子； 式I中，Waife的計算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的方法，其特征在于:所述步驟(5)中，所述“系統(tǒng)能夠自動探測到的影響因素”對應的影響因子有通電時間影響因子和測試電壓影響因子，所述“系統(tǒng)無法自動探測到的影響因素”對應的影響因子有銹蝕液濃度影響因子、試件尺寸影響因子、試件與負極板之間的間距影響因子 和混凝土強度影響因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測裝置，包括電源模塊、控制器、供電接口、信號采集器、試驗槽和陰極板，其中，供電接口包括多個正極電源輸出端和一個負極電源輸出端，陰極板置于試驗槽內(nèi)并與供電接口中的負極電源輸出端連接，信號采集器的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，控制器的電源輸出端與供電接口的電源輸出端的內(nèi)端連接。本發(fā)明還公開了一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋加速銹蝕實時控制監(jiān)測方法，包括根據(jù)影響因子的實時變化完成對鋼筋的理論腐蝕失重率進行實時修正，得到鋼筋的實際腐蝕失重率。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對多組鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋進行同時實時控制監(jiān)測，并通過實時修正得到精確的鋼筋實際腐蝕失重率。
文檔編號G01N5/04GK103217353SQ20131009114
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者何川, 盧岱岳, 王士民 申請人:西南交通大學