嵌入式鋼筋銹蝕監(jiān)測傳感器的研究.pdf

1、鋼筋銹蝕已成為導(dǎo)致鋼筋混凝土建筑物耐久性不足、過早破壞的主要原因。研制開發(fā)一種能夠合理及時地反映混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)，對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行耐久性評估診斷，預(yù)測鋼筋何時銹蝕，確定修補與否，以便有效地延長混凝土的服役年限，確保工程安全及減少維修費用具有重要的意義。
　　本文對國內(nèi)外8種嵌入式鋼筋銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、監(jiān)測原理及其優(yōu)缺點進(jìn)行了系統(tǒng)分析，通過特殊的制作、組裝工藝設(shè)計研制了兩種傳感器：一種是既可以通過宏電流變化監(jiān)測銹蝕

2、介質(zhì)的侵入，又可以作為混凝土電阻率測試單元的宏電池傳感器；另一種是通過監(jiān)測細(xì)鋼絲電阻變化來判斷銹蝕介質(zhì)達(dá)到保護(hù)層深度的電阻式傳感器。在此基礎(chǔ)上，還開展了以下幾個方面的研究：
　　(1)采用氯鹽侵蝕水灰比為0.5的砂漿，通過ETH大學(xué)陽極梯系統(tǒng)，對自行設(shè)計的兩種傳感器進(jìn)行了監(jiān)測性能檢驗。結(jié)果表明，宏電池傳感器中埋置在砂漿不同深度的4層陽極監(jiān)測到的銹蝕時間與ETH大學(xué)陽極梯系統(tǒng)基本相同，分別為10d、26d、46d和70d左右。宏電池

3、傳感器具有較好的可靠性和靈敏度，而電阻式傳感器要滯后4d左右，在快速銹蝕試件中表現(xiàn)相對不靈敏。
　　(2)通過宏電池傳感器研究了氯鹽侵蝕下三種不同水灰比砂漿中宏電流隨時間變化的規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，陽極剛開始銹蝕以后，大約經(jīng)過10d到20d宏電流增大到最大值，然后到達(dá)一個穩(wěn)定的平臺，說明此時宏電流主要開始受陰極反應(yīng)控制，后期受腐蝕產(chǎn)物的影響，電流開始降低。
　　(3)通過ETH大學(xué)陽極梯系統(tǒng)研究了同一陽極不同陰極之間宏電流的變化規(guī)

4、律。研究表明，隨著陰極周圍氧氣的降低和陰極與陽極距離的增大，宏電流最大值降低了65％左右。
　　(4)基于交流阻抗技術(shù)，利用已知電阻率的0.01mol/L的KC1溶液，確定了宏電池傳感器相鄰兩個陰極的幾何尺寸系數(shù)k為0.1878cm。利用宏電池傳感器作為電阻率測試單元，測試了砂漿電阻率的變化。結(jié)果表明隨著濕度和氯離子濃度的增加，電阻率逐漸降低(5)對膠州灣海底隧道中應(yīng)用的23個德國陽極梯系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測試顯示宏電流基本為0，表