专利名称：钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀度的监测装置及方法，尤其涉及一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置及方法。
背景技术：
近年来，混凝土结构的耐久性问题日益显现，可以预见土木工程即将进入高维护阶段，进行混凝土结构的耐久性试验研究已成为热点。而钢筋锈蚀引起的混凝土结构胀裂及力学性能劣化作为耐久性研究的核心问题，愈来愈受到工程界的普遍关注和重视。水泥水化形成的碱性环境使钢筋表面生成一层致密的钝化薄膜，保护内部钢筋不发生锈蚀破坏，但该钝化薄膜在两种情况下将会发生破坏，一种情况是混凝土结构中性化，造成钝化膜存在的条件——碱性环境丧失；另一种情况是氯离子深入到钢筋保护层附近，并达到临界浓度，直接破坏钝化薄膜。我国存在大范围的盐溃土地区，该地区以氯盐和硫酸盐为主，东部滨海地区以氯盐腐蚀为主。国家知识产权局2008年12月3日授权的“一种快速评定钢筋混凝土抗腐蚀性能的装置”(专利号:ZL200820079115.4)，该装置通过施加直流电压加速氯离子渗透到钢筋表面引起钢筋锈蚀，试验结果为宏电流数据和达到宏电流值所用时间。此试验数据采集系统复杂，试验结果只能用于平行比较，试验过程中无法实施掌握钢筋的实际锈蚀程度。国家知识产权局2009年I月7日公开的“滨海地区混凝土钢筋锈蚀状况的电化学测试方法”(申请号200810041765.4)，提出采用测试混凝土电阻率和钢筋腐蚀电位相结合的方法推断混凝土内钢筋的锈蚀状况，并推导出钢筋平均锈蚀深度和平均截面损失率计算公式，该方法仅适用于既有结构的锈蚀检测。国家知识产权局2010年I月6日公开的“氯盐腐蚀混凝土中钢筋加速锈蚀控制试验方法”(申请号200810040198.0)，提出了一种由直流稳压电源、锈蚀标准试件、氯盐溶液试验箱、电化学反应阴极板组成的试验装置，其特征在于通过控制钢筋表面电流密度、电压、时间等实现对钢筋的加速锈蚀。该方法只能通过试件表观特征(锈斑、裂缝等)定性判断钢筋的锈蚀状况。因此，提出一种可实时控制及监测钢筋锈蚀程度的试验装置，以快速评价钢筋混凝土的钢筋锈蚀状况是非常必要的。

发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单但控制、监测精确的钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置及方法。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:本发明所述钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，其中，所述电源模块用于将交流电源转变为直流电源，所述供电接口用于输出多个不同电压的直流电源，所述供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，所述信号采集器用于采集所述供电接口的各正极电源输出端的电流/电压信息及对应的供电时间信息，所述试验槽用于内装锈蚀液和试件，所述阴极板置于所述试验槽内并与所述供电接口中的负极电源输出端连接，所述信号采集器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的电源输出端与所述供电接口的电源输出端的内端连接。应用时，将氯化钠盐水放入试验槽内，将多个试件置于试验槽内并使试件的置于盐水液面下，将试件上端位于盐水液面以上，试件中的钢筋端部出露于混凝土之外，并与供电接口的正极电源输出端对应连接，通过电路控制器控制每一试件的电路联通与否及电压大小，达到精确控制试件中钢筋加速锈蚀的目的。由信号采集器采集供电接口的各正极电源输出端的电流信息及对应的供电时间信息并将这些信息传输给控制器，通过理论公式计算并采用影响因子修正后，准确实时显示钢筋的锈蚀程度，便于对试验进程的控制及试验动态的掌控。具体地，所述供电接口的正极电源输出端同时提供40个通路，所述供电接口的各正极电源输出端分别串联有由所述控制器控制的开关。本发明所述采用钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置进行控制监测的方法，包括对钢筋的理论腐蚀失重率进行修正，其修正公式如下:W 实际=W 理论.λ j.λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I)式I中，为钢筋的实际腐蚀失重率；Waife为钢筋的理论腐蚀失重率；λ 1、λ 2、λ 3、λ 4、λ 5、λ 6依次表不通 电时间影响因子、测试电压影响因子、锈蚀液浓度影响因子、试件尺寸影响因子、试件与阴极板之间的间距影响因子和混凝土强度影响因子；式I中，W理论的计算公式为:
权利要求
1.一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置，其特征在于:包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，其中，所述电源模块用于将交流电源转变为直流电源，所述供电接口用于输出多个不同电压的直流电源，所述供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，所述信号采集器用于采集所述供电接口的各正极电源输出端的电流/电压信息及对应的供电时间信息，所述试验槽用于内装锈蚀液和试件，所述阴极板置于所述试验槽内并与所述供电接口中的负极电源输出端连接，所述信号采集器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的电源输出端与所述供电接口的电源输出端的内端连接。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置，其特征在于:所述供电接口的正极电源输出端同时提供40个通路，所述供电接口的各正极电源输出端分别串联有由所述控制器控制的开关。
3.一种采用如权利要求1所述的钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置进行控制监测的方法，其特征在于:包括对钢筋的理论腐蚀失重率进行修正，其修正公式如下:W实际-W理论.λ ι λ 2.λ 3.λ 4.λ 5.λ 6 (式 I) 式I中，为钢筋的实际腐蚀失重率;Waife为钢筋的理论腐蚀失重率；λρ λ2、λ3、λ 4、λ 5、λ 6依次表示通电时间影响因子、测试电压影响因子、锈蚀液浓度影响因子、试件尺寸影响因子、试件与负极板之间的间距影响因子和混凝土强度影响因子； 式I中，Waife的计算公式为:
4.根据权利要求3所述的的方法，其特征在于:所述步骤(5)中，所述“系统能够自动探测到的影响因素”对应的影响因子有通电时间影响因子和测试电压影响因子，所述“系统无法自动探测到的影响因素”对应的影响因子有锈蚀液浓度影响因子、试件尺寸影响因子、试件与负极板之间的间距影响因子 和混凝土强度影响因子。
全文摘要
本发明公开了一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置，包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，其中，供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，阴极板置于试验槽内并与供电接口中的负极电源输出端连接，信号采集器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的电源输出端与供电接口的电源输出端的内端连接。本发明还公开了一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测方法，包括根据影响因子的实时变化完成对钢筋的理论腐蚀失重率进行实时修正，得到钢筋的实际腐蚀失重率。本发明能够实现对多组钢筋混凝土结构中的钢筋进行同时实时控制监测，并通过实时修正得到精确的钢筋实际腐蚀失重率。
文档编号G01N5/04GK103217353SQ20131009114
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者何川, 卢岱岳, 王士民 申请人:西南交通大学