一种混凝土中钢绞线腐蚀程度的检测方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种混凝土中钢绞线腐蚀程度的检测方法。

背景技术：

用于结构物中腐蚀的检测方法，按对结构物的损伤状况可分为破损检测和无损检测两大类，无损检测可分为物理检测和电化学检测两大类。包括涡流法，用交流磁场在导电材料中感应出涡流，涡流的大小和分布与缺陷的大小和分布有一定关系，通过传感探头和检测仪器即可测出缺陷的大小和部位。声发射，材料或构件在受力过程中产生变形或裂纹时，以弹性波形式释放出应变能，利用接收声发射信号，对材料或构件进行动态无损检测，等等。自然电位法，通过测定钢筋电极对参比电极的相对电位差来判明钢筋的锈蚀状况。线性极化法又称极化电阻法，将锈蚀率与极化曲线在自由锈蚀电位处的斜率联系起来，可用双电极或三电极系统监测材料与环境耦合对的锈蚀率。其中为物理检测，为电化学检测。

上述方法在不同均有一定的局限性：涡流法对预应力筋轴向裂纹等应力腐蚀裂纹的敏感性和敏感性较差，阻碍了其进一步应用，且容易受到外界环境的干扰，其结果往往具有较大的波动性。声发射，该方法对较大直径的钢筋更敏感，体积膨胀率更高，但它避免不了其它声波发射的干扰，故误差较大。自然电位法，仅能从热力学角度定性判断钢筋锈蚀的可能性，而不能应用于定量测量；混凝土干燥或表面有非导电性覆盖层时，因不能形成回路而不宜采用；钢筋电极电位受环境相对湿度、水泥品种、水灰比、保护层厚度、氯离子含量、碳化深度等因素影响，因此这种评定方法较为粗糙。线性极化法，不能直接测定混凝土中钢筋的电阻值，要求测试仪器精度较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土中钢绞线腐蚀程度的检测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混凝土中钢绞线腐蚀程度的检测方法，该方法包括以下步骤：

s1：在混凝土结构表面布置lc谐振电路；

s2：将混凝土结构中预留出来的引线与电路连接，采用lc谐振电路进行被测混凝土结构中钢绞线的频率信息采集；

s3：根据频率的变化预测混凝土中钢绞线腐蚀情况。

可选的，把所述步骤s1中钢绞线作为电感连入lc震荡电路中，lc由交流电源、放大器、高速比较器以及排增组成，在lc震荡电路中，电路中采用mc1648震荡芯片，电压比较器芯片使用lm393；信号调理模块使用lm393芯片。

本发明的有益效果在于：针对于钢绞线，设备简单、操作方便，不需要将设备预先埋入结构中，只需在混凝土设计时预先在其中钢绞线的两端伸出足够长的引线以便于后期频率的测量，实验室与现场检测均可采用，它不考虑声波的干扰、不受其他导电材料的影响，不计对温度、钢绞线直径的大小的影响，不需要测量具体的数据，只需要观察趋势的变化，比以往的技术相比更加具有适用性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明混凝土中钢绞线示意图；

图2为本发明lc谐振电路示意图；

图3为本发明示意图；

图4为本发明技术流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图4，为一种混凝土中钢绞线腐蚀程度的检测方法。

s1：在混凝土结构表面布置lc谐振电路；

s2：将混凝土结构中预留出来的引线与电路连接，采用lc谐振电路进行被测混凝土结构中钢绞线的频率信息采集；

s3：根据频率的变化预测混凝土中钢绞线腐蚀情况。

所述钢绞线看做一根螺旋线圈；

把步骤s1中钢绞线作为电感连入lc震荡电路中，lc由交流电源、放大器、高速比较器以及排增组成，在lc震荡电路中，电路中采用mc1648震荡芯片，电压比较器芯片使用lm393。此外，信号调理模块使用lm393芯片。由于磁弹效应的存在，在钢绞线中的预应力改变时震荡电路中的震荡频率就会发生相应的变化。

理论推导

首先建立关于腐蚀的理论推导。

根据线性材料的简化本构关系，其应力可表示为：

b＝μ0(h+m)(1)

可以假定h为磁场强度，b为磁感应强度，则磁导率定义为：

对于磁场强度h，钢绞线相当于长直流线，磁场强度可表示为：

由于钢绞线拉伸过程中的长度变化远大于横截面积变化，因此电流大小和半径r几乎不变，因此磁场强度可以认为是不变的。

磁感应强度b可定义为：

b＝μ0(h+m)(4)

其中m是磁化强度，是真空的磁导率。

对于磁化强度m，在磁体的体积中，大量的磁偶极子都包含在这个体积中，它们都有磁矩。假设钢绞线中所有原子的磁矩沿钢绞线的长方向排列，每个原子的磁矩均为m0，则总磁偶极子的大小可以表示为：

式中ρ为钢绞线的平均密度，m0为摩尔质量，na为阿伏伽德罗数，则磁化强度可表示为：

不同腐蚀程度钢绞线的平均半径相比应力作用下半径变化更大，其半径变化大小与锈蚀率的关系为：

式中η为钢绞线锈蚀率。

当不同腐蚀率钢绞线处于相同应力状况下时，其横截面半径大小和钢绞线伸长量都会对磁化强度会产生影响，在腐蚀率已知的情况下钢绞线半径变化量也是是固定的，我们假定钢绞线的变形为δl，因此磁化强度m的大小为：

联立公式1.2.3得

由此可以在上述理论中看出钢绞线作为电感的谐振电路中腐蚀率与频率的关系，即频率与腐蚀率成正比关系。在实际工程中,混凝土结构中的钢绞线长度是固定，腐蚀过程中钢绞线的半径慢慢减小，在已知磁导率以及电路中其他参数的情况下谐振电路可以检测出整根钢绞线的平均腐蚀率，根据理论这将会是一种钢腐蚀率检测新方法。

从理论角度阐述的钢绞线腐蚀率与lc谐振频率之间的关系。将钢绞线进行电化学加速腐蚀后接入lc谐振电路中并检测其谐振频率，得出两者具有明显的相关性。在实际工程中，结构建立初期(未受环境影响时)要对混凝土中钢绞线进行频率测量，一段时间后，利用贴在混凝土表面的lc谐振电路对混凝土中钢绞线频率进行后期测量，对比前后的频率，得出结构的腐蚀程度，为桥梁的健康提供更有效的保障。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。