一种钢筋锈蚀度探测系统及探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢筋诱蚀度探测技术领域，具体设及一种钢筋诱蚀度探测系统及探测 方法。
【背景技术】
[0002] 频发的桥梁巧塌事故给国家财产和人民安全带来了巨大的损失，为了避免重大事 故的发生，迫切需要开发对服役桥梁结构内部损伤进行早诊断、早预防、早维修、可防患于 未然的新一代检测装备。
[0003] 随着我国经济的高速发展，建设了大量的城市高架桥、公路桥等混凝±结构的桥 梁，由于服役环境的恶劣性、复杂性，在机械、腐蚀等环境载荷作用下往往导致其承载力下 降、服役年限的降低，甚至导致突然失效引起重大事故，因此针对现役钢混桥梁结构损伤形 式，如何发展有效的检测技术进而开展耐久性评估成为当务之急。
[0004] 大量实践证明，在各种钢筋混凝±结构中，钢筋的诱蚀会造成有效截面缩小、保 护层诱涨开裂等，导致混凝±耐久性下降，是影响结构耐久性和服务年限的最重要因素。混 凝±中钢筋诱蚀度的及时发现和准确诊断，可W准确地掌握结构耐久性实际损伤程度，是 钢筋混凝±结构耐久性评定、剩余使用寿命预测和维修方案选择的重要前提。
[0005] 然而，钢筋混凝±结构中的钢筋诱蚀是个极其复杂的过程，一旦钢筋发生诱蚀，无 论钢筋发生诱蚀的位置在何处，无论钢筋诱蚀的程度严重与否，对结构物而言，都存在或多 或少的不良影响，且混凝±结构内钢筋开始诱蚀至保护层未裂的阶段，破坏的隐蔽性较强， 很难及时发现危险并采取补救措施，该过程是目前工程检测中最难W把握的部分，所W对 钢筋诱蚀程度的准确判断是非常有必要的。
[0006] 纵观已有的研究成果，多是W混凝±中钢筋诱蚀状态的定性判断为主，只是从诱 蚀发生的概率层面上给出了钢筋发生诱蚀的可能性，而在真正意义上的钢筋定量化诊断技 术还没有形成。因此开展对混凝±中钢筋诱蚀定量化分析的科学研究就显得格外重要。发 展可靠、准确、易于工程应用的钢筋诱蚀的现场无损检测技术，及时发现并确定腐蚀速率， 会对混凝±结构耐久性评定、剩余使用寿命预测和维修方案选择具有重要的指导意义。
[0007] 通过对文献和市场产品调研分析，目前国内外在混凝±钢筋诱蚀无损检测领域最 常用的方法主要包括基于物理原理的物理方法和基于电化学原理的电化学法W及基于经 验分析的经验法该=种检测方法。其中，基于物理原理的检测方法对腐蚀较敏感，得到的结 果往往是定性的而无法定量地表达钢筋的腐蚀程度；而基于电化学原理的检测方法虽然 可W得到定量的检测结果，但由于仪器受外界因素干扰较大，过于敏感，在现场工程应用中 难W提取到有效的信号而成为当前此方法发展受限的重要原因。
[000引为此，需要开发新的研究方法或联合使用现有研究技术，从不同角度和层次获取 钢筋混凝±腐蚀破坏发生发展过程的信息，精确测量信号，有效解理结果，侧重从微观水平 到空间分辨再到宏观行为相关联的综合研究，从微观层面进一步揭示钢筋、混凝界面 化学特征和钢筋腐蚀破坏过程的机理。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种基于恒电流脉冲方法的钢筋 诱蚀度探测系统及探测方法。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] 一种钢筋诱蚀度探测系统，电极体系、主处理模块、脉冲发生装置；所述主处理模 块与所述脉冲发生装置连接；所述电极体系包括有一对电极CE、一参比电极REW及一护环 电极GE;所述脉冲发生装置发送微安级脉冲阳极电流自混凝±表面的对电极CE和参比电 极RE间施加到混凝±系统中，通过所述护环电极GE对脉冲电流约束，将脉冲电流限制在对 电极CE投影区来测量混凝±内部钢筋即时的实际腐蚀速率；所述主处理模块用于完成人 机交互测试参数的设定、钢筋电位响应信号采集与存储、测试过程和检测结果的显示、与外 部设备实现数据交换共享W及与脉冲电流设定，并量化处理测试数据输出可直观表现钢筋 不同位置诱蚀程度的二维和\或=维图形。
[0012] 所述主处理模块包括微控制器W及与所述微控制器连接的数据采集接口、存储装 置、人机交互装置W及数据交换装置。
[0013] 所述人机交互装置包括触摸屏和键盘，所述存储装置包括有存储器DDR、Flash巧 片，所述数据交互装置包括网卡和USB接口。
[0014] 所述脉冲发生装置能产生5-400UA微安级恒定脉冲电流。
[0015] 所述脉冲发生装置包括用于设置脉冲电流值的键盘、用于显示脉冲电流设定值、 当前值W及测试值的显示屏、A/D转换电路、D/A转换电路、末级放大电路、RC滤波电路、前 置放大电路、采样电阻和主控器；其中，所述主控器与A/D转换电路、D/A转换电路通过SPI 总线连接，所述主控器与所述显示屏通过并口总线进行信息交互，所述主控器与键盘直接 通过I/O口进行连接，所述末级放大电路的输入端连接所述D/A转换电路的输出端，所述A/ D转换电路的输入端连接所述RC滤波电路的输出端，所述RC滤波电路的输入端连接所述前 置放大电路，所述前置放大电路的输入端连接所述采样电阻。
[0016] 所述键盘采用矩阵式键盘，包括用于实现输入任意电流值的多个按键，W及实现 在输入的电流值的基础上进行增减操作的按键W及确认、取消按键。
[0017] 所述对电极CEW及护环电极GE为两个圆形锋电极环，所述护环电极GE与对电极 CE同轴呈环形布置；所述参比电极RE采用AgCl电极，位于所述对电极CE的中屯、。
[0018] 所述主处理模块与所述脉冲发生装置之间通过串口通信模块连接并通信。
[0019] 本发明还提供一种采用所述钢筋诱蚀度检测系统进行钢筋诱蚀度检测的方法，包 括W下步骤：
[0020] 确定实际测试区域；
[0021] 采用探地雷达确定测试部位钢筋分布情况，根据钢筋分布状况对测试区域进行网 格划分，并用记号笔将划分结果在混凝±表面进行绘制，网格交叉点即为诱蚀钢筋测试点， 并对不同测点进行标号；
[0022] 将测试区域混凝±部位湿润，然后将饱水海绵或湿布紧贴于混凝±表面，将所述 电极体系紧贴于饱水海绵或湿布上，确保电极体系与饱水海绵或湿布接触紧密，将所述电 极体系与主处理模块、脉冲发生装置相连，所述主处理模块的工作电极接头通过电缆线与 混凝±中钢筋相连；具体如下：
[0023] 设置测试参数，包括设定待测混凝±中钢筋的测试点的个数、各个测试点之间的 距离、各个测试点的测试顺序W及脉冲电流值；
[0024] 开始测试，所述脉冲发生装置发送微安级脉冲阳极电流自混凝±表面的对电极CE 和参比电极RE间施加到混凝±系统中，通过所述护环电极GE对脉冲电流约束，将脉冲电流 限制在对电极CE投影区，接收来测量混凝±内部钢筋即时的实际腐蚀速率；
[0025] 所述主处理器模块接收钢筋电位响应信号，通过测量钢筋极化电阻检测混凝±内 部钢筋不同测试点的即时诱蚀速率，并根据混凝±内部不同测试点的即时钢筋诱蚀速率进 行量化处理，形成图形化的二维和\或=维图显示。
[0026] 本发明通过采用脉冲电流法来检测钢筋混凝±中钢筋诱蚀率，通过在混凝±表面 施加电流，并控制脉冲电流的强度，持续时间，可W得到即时的钢筋诱蚀速率，并量化处理 形顾钢筋诱蚀状态的二维或=维图形化显示，使诱蚀结果更加直观。
【附图说明】
[0027] 图1所示为本发明实施例提供的钢筋诱蚀度探测系统的结构图；
[002引图2所示为脉冲电流测试原理图；
[0029] 图3所示为脉冲发生装置的恒流脉冲电路原理示意图；
[0030] 图4所示为测试时确定测试区域的测试点的方法示意图；
[0031] 图5所示为钢筋诱蚀度的S维显示图。
【具体实施方式】
[0032] 下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局 限于所列的实施例。
[0033] 请参阅图1，一种钢筋诱蚀度探测系统，包括测试仪器与测试用的电极体系，测试 仪器包括主处理模块与脉冲发生装置；所述主处理模块与所述脉冲发生装置连接；所述测 试用的电极体系采用S电极体系，包括有工作电极WE、一对电极CE、一参比电极REW及一 个护环电极GE;所述脉冲发生装置发送微安级脉冲阳极电流自混凝±表面的对电极CE和 参比电极RE间施加到混凝±系统中，通过所述护环电极GE对脉冲极化电流约束，将脉冲极 化电流限制在对电极CE投影区，系统通过数据采集接口来接收混凝±的电位变化，W测量 混凝±内部钢筋即时的实际腐蚀速率；
[0034] 所述主处理模块包括数据采集系统、数据处理系统、结果显示系统、数据存储W及 输出系统，用于完成人机交互测试参数的设定、钢筋电位响应信号采集与存储、测试过程和 检测结果的显示、与外部设备实现数据交换共享W及与实现脉冲电流设定，并量化处理钢 筋诱蚀测试数据输出可直观表现钢筋不同位置诱蚀程度的二维和\或=维图形。
[0035] 参见图2所示，本发明使用瞬态技术测量极化电阻Rp,图2