一种混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置及检测方法与流程

一种混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置及检测方法是为长期检测混凝土内钢筋腐蚀状态而设计的，属于质量检测设备技术领域。。

背景技术：

随着我国的经济发展和建筑施工技术水平的提高，对混凝土的耐久性要求越来越高，钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性下降的主要原因之一；目前，由于混凝土内钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏具有普遍、严重、复杂、隐蔽的特点，众所周知，钢筋处在混凝土内部，钢筋是否会产生腐蚀，如果产生腐蚀其严重程度如何，钢筋腐蚀的发展速度如何，现有技术都很难判定，一旦从外表能看出钢筋腐蚀，这时的混凝土结构很难修复，至少不能复原，这对于重要结构是不能允许的；因此，如果能在重要结构件的混凝土中埋设一种实时监测装置，将所检测的数据无线传输给外部接收装置便可以实时监测腐蚀状态，有效预测混凝土结构使用寿命。为了解决上述问题，课题组曾研究并申报了实用新型专利“一种检测混凝土内钢筋腐蚀状态的探头”（专利号：zl201820991490.x）和发明专利“埋置式检测混凝土内钢筋腐蚀状态的装置及检测方法”（专利申请号：201810671105.8），但是，仍然解决不了“钢筋宏电偶实时监测”问题。

采用本发明提供的钢筋宏电偶实时监测装置，可以解决这些问题。

技术实现要素：

本发明采用的技术方案是：一种如图1、图2所示的混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置由钢筋宏电偶检测装置、外部接收装置组成；其中，钢筋宏电偶检测装置由阳极、阴极、导线、穿线套管、传感器检测仪、绝缘支架、绝缘胶组成的；钢筋宏电偶检测装置固结在混凝土内横向钢筋或混凝土内纵向钢筋附近，阳极、阴极、传感器检测仪之间通过绝缘胶粘接成整体，阳极、阴极通过导线分别与传感器检测仪联通，埋设在混凝土构件中；导线穿过埋在构件混凝土中的穿线套管将阳极、阴极与传感器检测仪连成整体。混凝土中被测钢筋的腐蚀状况，就可以通过传感器检测仪反映出来。

所述的阳极是用以贴近被检测钢筋材质的柱状部件，不在待测钢筋位置高度上的五个阳极优先推荐采用直径6-10毫米长度100-200毫米的短钢筋制作；与待测钢筋位置高度相同的一个阳极优先推荐采用直径14-30毫米长度200-300毫米的钢筋制作；各阳极一端有连接导线的耳孔，通过耳孔各阳极与导线连通；各阳极通过绝缘胶呈阶梯状分部于绝缘支架上，形成整体。

所述的阴极是柱状部件，优先推荐采用与待测钢筋位置处的阳极直径相似的不锈钢做母体，长度200-250毫米，阴极一端有连接导线的耳孔，并通过耳孔与导线连通；阴极通过绝缘胶与阳极绝缘支架形成整体，构成一个三棱锥体。

所述的导线是将钢筋宏电偶检测装置各电极的感应状态传输给传感器检测仪的连线，优先推荐采用直径0.5毫米的铜芯塑料电线制作，导线在混凝土构件中从穿线套管中穿过，一端连接各电极，另一端连接传感器检测仪。

所述的穿线套管是保护、约束埋设在混凝土内的导线的走向，将导线由各电极引入到传感器检测仪的设施，优先推荐采用直径25毫米的钢管制作；穿线套管作为钢筋宏电偶检测装置的一部分埋设在混凝土构件中。

所述的传感器检测仪是将埋入在混凝土中的钢筋宏电偶检测装置中阳极、阴极传递来的数据进行分析、处理的设施，由信息接受元件、中央处理器、信息储存元件，开关、旋钮组成；每个信息接受元件对应阳极或阴极的导线，将接受到的信息送中央处理器，经中央处理器分析、处理、对比后分别送信息储存元件储存，并无线传输给外部接收装置；工作时，从穿线套管中引出的导线与传感器检测仪相连，传感器检测仪通过绝缘胶与阳极、阴极相连，传感器检测仪集成于钢筋宏电偶检测装置中，形成整体。

所述的一种混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置及检测方法的工作原理是按照电化学系统检测原理宏电偶法设计的，钢筋安装验收合格后，在待测钢筋旁边埋设钢筋宏电偶检测装置，将导线的一端分别与阴极、阳极各电极连接，导线通过穿线套管连接传感器检测仪，检测仪测得的数据无线传输给外部接收装置；数据检测的主要内容有：

①宏电偶电流，这是最主要的检测内容，通过宏电偶电流对混凝土内钢筋进行实时监测，能够预测钢筋混凝土腐蚀开裂时间、混凝土内待测钢筋的腐蚀开始时间。

②腐蚀电流密度，这是通过外置参比电极与内部阴阳电极形成三电极体系测得腐蚀电流密度，这是对于钢筋宏电偶实时监测装置的辅助检测，。

本发明的有益效果是外形小巧，方便携带，钢筋宏电偶检测装置是将电极、导线、检测仪集成于一体的装置，再将检测的数据无线传输给外部接收装置，实时监测腐蚀状态，有效预测混凝土结构使用寿命。

附图说明

图1混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置示意图；

图2钢筋宏电偶检测装置示意图；

图中：1-钢筋宏电偶检测装置；11-阳极；12-阴极；13-导线；14-穿线套管；15-传感器检测仪；16-绝缘支架；17-绝缘胶；2-混凝土内横向钢筋；3-混凝土内纵向钢筋；4-混凝土构件；5-外部接收装置。

具体实施方式

实施例

某标志性建筑的关键钢筋混凝土构件采用如图1、图2所示的混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置，来监控构件的钢筋腐蚀状况，混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置由钢筋宏电偶检测装置1、外部接收装置5组成的；其中，钢筋宏电偶检测装置1由阳极11、阴极12、导线13、穿线套管14、传感器检测仪15、绝缘支架16、绝缘胶17组成的；钢筋宏电偶检测装置1固结在混凝土内横向钢筋2或混凝土内纵向钢筋3附近，阳极11、阴极12、传感器检测仪15之间通过绝缘胶17粘接成整体，阳极11、阴极12通过导线13分别与传感器检测仪15联通，埋设在混凝土构件4中；导线13穿过埋在构件混凝土中的穿线套管14将阳极11、阴极12与传感器检测仪15连成整体。混凝土中被测钢筋的腐蚀状况，就可以通过传感器检测仪15反映出来。

所述的阳极11是用以贴近被检测钢筋材质的柱状部件，不在待测钢筋位置高度上的阳极111、阳极113、阳极114、阳极115、阳极116分别采用直径8毫米长度200毫米、180毫米、160毫米、140毫米、120毫米的短钢筋制作；与待测钢筋位置高度相同的阳极112采用直径16毫米长度220毫米的钢筋制作；各阳极一端有连接导线13的耳孔，通过耳孔各阳极与导线13连通；各阳极通过绝缘胶17呈阶梯状分部于绝缘支架16上，形成整体。

所述的阴极12是柱状部件，采用与待测钢筋位置处的阳极112直径相似的不锈钢做母体，直径16毫米长度240毫米，阴极12一端有连接导线13的耳孔，并通过耳孔与导线13连通；阴极12通过绝缘胶17与阳极绝缘支架16形成整体，构成一个三棱锥体。

所述的导线13是将钢筋宏电偶检测装置1各电极的感应状态传输给传感器检测仪15的连线，采用直径0.5毫米的铜芯塑料电线制作，导线13在混凝土构件4中从穿线套管14中穿过，一端连接各电极，另一端连接传感器检测仪15。

所述的穿线套管14是保护、约束埋设在混凝土内的导线13的走向，将导线13由各电极引入到传感器检测仪15的设施，采用直径25毫米的钢管制作；穿线套管14作为钢筋宏电偶检测装置1的一部分埋设在混凝土构件4中。

所述的传感器检测仪15是将埋入在混凝土中的钢筋宏电偶检测装置1中阳极11、阴极12传递来的数据进行分析、处理的设施，由信息接受元件、中央处理器、信息储存元件，开关、旋钮组成；每个信息接受元件对应阳极11或阴极12的导线13，将接受到的信息送中央处理器，经中央处理器分析、处理、对比后分别送信息储存元件储存，并无线传输给外部接收装置5；工作时，从穿线套管14中引出的导线13与传感器检测仪15相连，传感器检测仪15通过绝缘胶17与阳极11、阴极12相连，传感器检测仪15集成于钢筋宏电偶检测装置1中，形成整体。

所述的一种混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置及检测方法的工作原理是按照电化学系统检测原理宏电偶法设计的，钢筋安装验收合格后，在待测钢筋旁边埋设钢筋宏电偶检测装置1，将导线13的一端分别与阴极12、阳极11各电极连接，导线通过穿线套管14连接传感器检测仪15，测得的数据无线传输给外部接收装置5。

宏电偶法是靠检测阳极溶解时产生的电偶件之间腐蚀电流（电偶腐蚀电流）的大小，来判断阳极腐蚀程度的。因其内有微孔隙水的存在，所以实际上是埋入电解质溶液中，就形成一个丹尼尔宏观电池。通过检测电偶腐蚀电流来判断阳极钢筋腐蚀程度。用这样构造出的宏电池能够得到阳极和阴极间的电流，不需要用外加电流就可以测得。依据法拉第定理，由阴阳极引起的电流（用零电阻电表测得）与宏电池阳极的铁溶解相对应。因此，测得的宏电池电流是特定条件下宏电池反应的腐蚀速率。

宏电偶腐蚀电流在一定程度上能够反映混凝土中钢筋的宏电池腐蚀速度和腐蚀程度，其大小与钢筋自然电极电位、钢筋腐蚀电流密度及肉眼观察结果有一定的一致性。腐蚀电流越大，钢筋自然电极电位越小，钢筋腐蚀越严重。通过混凝土内钢筋宏电偶实时监测装置测得的宏电流来预测混凝土内待测钢筋的腐蚀开始时间；通过钢筋宏电偶检测装置1中阳极111的腐蚀电流密度来预测钢筋混凝土腐蚀开裂时间；实时监测腐蚀状态，有效预测混凝土结构使用寿命；阳极111开始腐蚀后，通过检测其宏电流与腐蚀电流密度间的关系，进一步寻得宏电流与腐蚀开裂时间的相关性。