本發(fā)明涉及一種利用激光測距裝置測量銹蝕鋼筋表面銹蝕坑分布特征的裝置及方法，該裝置和方法適用于對鋼筋混凝土結構的性能評估。

背景技術：

鋼筋混凝土廣泛應用于各種現(xiàn)代化工程建設中，但結構在常年運行中，由于材料自身特點以及使用環(huán)境的影響，使鋼筋發(fā)生銹蝕，材料性能退化，導致結構承載能力和耐久性能降低，結構的可靠性能(安全性、適用性和耐久性)受到嚴重的威脅，因此對鋼筋銹蝕情況的評定變得越來越重要。

銹蝕會導致鋼筋截面積減小、鋼筋與混凝土粘結力下降，使得構件的承載力和變形性能下降；另一方面銹蝕產(chǎn)物可引起混凝土開裂，從而進一步加劇鋼筋的銹蝕，形成惡性循環(huán)。了解鋼筋銹蝕程度，對評定鋼筋混凝土結構使用性能有重要意義，但鋼筋銹蝕是隨機過程，鋼筋銹蝕率可通過稱重法確定，但對鋼筋銹蝕程度及規(guī)律的研究，需要通過對鋼筋表面銹蝕分布特征，即銹蝕坑大小、深淺以位置進行測量、統(tǒng)計并分析其分布規(guī)律。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種測量鋼筋表面銹蝕分布特征的裝置和方法，以實現(xiàn)對銹蝕鋼筋表面銹蝕坑的大小、深淺及位置的自動、精確測量。

為實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明公開了一種測量鋼筋表面銹蝕分布特征的裝置：所述裝置包括底座、待測鋼筋、激光測距裝置，激光測距裝置的激光感測頭通過移動裝置在底座上能上下、前后、左右移動，待測鋼筋通過夾持裝置固定在底座上，激光測距裝置與計算機相連。

所述裝置的進一步改進在于：所述移動裝置包括：帶螺孔支架、絲杠架、驅動裝置a，激光感測頭安裝在所述帶螺孔支架上，所述帶螺孔支架與絲桿架相連，驅動裝置a帶動激光感測頭沿絲桿架移動。

所述裝置的進一步改進在于：所述夾持裝置包括主動支座和從動支座，主動支座和從動支座均安裝在底座上，主動支座和從動支座上均安裝有夾持部件用于夾持待測鋼筋，主動支座上安裝有驅動裝置b，可帶動待測鋼筋轉動。

所述裝置的進一步改進在于：所述夾持部件為彈簧夾頭；所述驅動裝置a和驅動裝置b為步進電機。

本發(fā)明還公開了一種測量鋼筋表面銹蝕分布特征的方法，以測量鋼筋表面銹蝕坑大小、深度及位置，統(tǒng)計分析其分布規(guī)律，該方法包括如下步驟：

步驟一，將待測鋼筋表面浮銹處理干凈，并將待測鋼筋校正為直條形式，校正精度根據(jù)激光測距裝置所用激光感測頭的有效測試范圍確定；

步驟二，將激光測距裝置的激光感測頭安裝在底座的移動裝置上，調(diào)節(jié)移動裝置使激光感測頭位于測試的初始位置，用與待測鋼筋同型號的未銹蝕鋼筋作為標準鋼筋，將所述標準鋼筋通過夾持裝置固定在底座上，校準激光感測頭到標準鋼筋表面的距離，確保激光感測頭到待測鋼筋表面的距離在有效測試范圍內(nèi)；

步驟三，通過計算機設定激光感測頭的工作參數(shù)，激光感測頭針對鋼筋表面粗糙不平的特點，采用擴散反射模式，確保能接收到反射信號；根據(jù)激光感測頭的工作參數(shù)和測量精度要求，確定所述標準鋼筋的自轉速度和激光感測頭的平移速度，進而調(diào)節(jié)驅動裝置a和驅動裝置b的轉速達到測試要求；

步驟四，標準鋼筋在驅動裝置b的帶動下自轉，而激光感測頭在驅動裝置a的帶動下相對于標準鋼筋的軸線水平移動，激光感測頭向標準鋼筋表面發(fā)射激光，同時接收反射信號，并將反射信號傳到計算機內(nèi)自動生成數(shù)據(jù)記錄，從而得到標準鋼筋的測量數(shù)據(jù)；

步驟五，取下標準鋼筋，將待測鋼筋通過夾持裝置固定在底座上，重復步驟二-步驟四，從而得到待測鋼筋的測量數(shù)據(jù)，通過比較待測鋼筋和標準鋼筋的測量數(shù)據(jù)，得到待測鋼筋表面銹蝕坑大小、深度和位置的分布特征參數(shù)，對上述特征參數(shù)進行統(tǒng)計分析得到待測鋼筋表面銹蝕坑分布規(guī)律。

本發(fā)明的有益效果是所述測量裝置能夠實現(xiàn)對不同種類、不同直徑和不同銹蝕程度鋼筋表面銹蝕坑分布位置、大小、深淺情況的全面、自動測試，可為鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕情況評定提供依據(jù)。該發(fā)明利用精度高、測試速度快、數(shù)據(jù)采集量大、自動化程度高的激光測距裝置作為測試裝置核心部件，配合帶有轉速可調(diào)，運行平穩(wěn)的步進電機的夾持裝置，實現(xiàn)對鋼筋表面銹蝕分布特征參數(shù)的連續(xù)、全面和自動測試，提高了測試精度；同時增加了數(shù)據(jù)采集樣本，且自動化程度較高，克服了人工采集數(shù)據(jù)有限的不足以及人工分次讀數(shù)的誤差累計。本發(fā)明的測量裝置結構簡單且使用方便，提高測試結果準確度的同時，還能節(jié)省相應的科研成本，特別是人工成本，對鋼筋混凝土結構損傷程度評估研究的發(fā)展有積極意義。

附圖說明

圖1為一種測量鋼筋表面銹蝕分布特征的裝置的結構示意圖。

圖中：1、底座(帶標尺)；2、待測鋼筋；3、主動支座；4、從動支座；5、激光測距裝置；6、帶螺孔支架；7、絲杠架；8、步進電機a；9、步進電機b；10、計算機；11、U型支架。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

參閱圖1所示，本發(fā)明的測量鋼筋表面銹蝕分布特征的裝置包括底座1、待測鋼筋2、激光測距裝置5，鋼制底座1帶有可用于固定的槽位以及可用于標定距離的標尺，激光測距裝置5的激光感測頭通過移動裝置在底座1上作上下、前后、左右移動，待測鋼筋2通過夾持裝置固定在底座1上，激光測距裝置5與計算機10相連。激光測距裝置具有精度高、數(shù)據(jù)采集和儲存量大的優(yōu)點，激光感測頭朝待測鋼筋表面發(fā)射激光、接收反射信號，經(jīng)外接計算機分析計算，可精確測量鋼筋表面銹蝕坑的深度。

移動裝置包括：帶螺孔支架6、絲杠架7、驅動裝置a8，激光感測頭安裝在U型支架11上，激光感測頭在U型支架11上能前后移動，U型支架11安裝在所述帶螺孔支架6上，激光感測頭和U型支架11在帶螺孔支架6上能上下移動，絲杠架7固定于底座1上，帶螺孔支架6通過螺孔與絲杠架7的螺桿相連，并可沿螺桿移動，驅動裝置a驅動螺桿旋轉，從而帶動激光感測頭沿螺桿平行于待測鋼筋的軸線移動。

夾持裝置包括主動支座3和從動支座4，主動支座3和從動支座4均安裝在底座1上，主動支座3和從動支座4上均安裝有夾持部件用于夾持待測鋼筋2，主動支座上安裝有驅動裝置b9可帶動待測鋼筋2轉動。夾持部件可以是彈簧夾頭，以適應各種不同直徑、型號的被測鋼筋的需求。所述驅動裝置a8和驅動裝置b9可以是步進電機，通過調(diào)整兩個步進電機的轉速與激光感測頭的測試頻率匹配，可實現(xiàn)對銹蝕鋼筋表面銹坑尺寸、位置的準確、全面自動測試。

本發(fā)明的一種測量鋼筋表面銹蝕分布特征的方法，包括如下步驟：

步驟一，將待測鋼筋表面浮銹處理干凈，并將待測鋼筋校正為直條形式，校正精度根據(jù)激光測距裝置所用激光感測頭的有效測試范圍確定；

步驟二，將激光測距裝置的激光感測頭安裝在底座的移動裝置上，調(diào)節(jié)移動裝置使激光感測頭位于測試的初始位置，用與待測鋼筋同型號的未銹蝕鋼筋作為標準鋼筋，在標準鋼筋和待測鋼筋表面確定測量起點，然后將所述標準鋼筋通過夾持裝置固定在底座上，校準激光感測頭到標準鋼筋表面的距離，確保激光感測頭到待測鋼筋表面的距離在有效測試范圍內(nèi)；

步驟三，通過計算機設定激光感測頭的工作參數(shù)，激光感測頭針對鋼筋表面粗糙不平的特點，采用擴散反射模式，確保能接收到反射信號；根據(jù)激光感測頭的工作參數(shù)和測量精度要求，確定所述標準鋼筋的自轉速度和激光感測頭的平移速度，進而調(diào)節(jié)驅動裝置a和驅動裝置b的轉速達到測試要求；

步驟四，標準鋼筋在驅動裝置b的帶動下自轉，而激光感測頭在驅動裝置a的帶動下相對于標準鋼筋的軸線水平移動，激光感測頭向標準鋼筋2表面發(fā)射激光，同時接收反射信號，并將反射信號傳到計算機內(nèi)自動生成數(shù)據(jù)記錄，從而得到標準鋼筋的測量數(shù)據(jù)；

步驟五，取下標準鋼筋，將待測鋼筋通過夾持裝置固定在底座上，調(diào)節(jié)移動裝置使激光感測頭位于測試的初始位置，重復步驟三-步驟四，從而得到待測鋼筋的測量數(shù)據(jù)，通過比較待測鋼筋和標準鋼筋的測量數(shù)據(jù)，得到待測鋼筋表面銹蝕坑大小、深度和位置的分布特征參數(shù)，對上述特征參數(shù)進行統(tǒng)計分析得到待測鋼筋表面銹蝕坑分布規(guī)律。

最后應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。