一种混凝土钢筋腐蚀检测设备及系统的制作方法

本实用新型属于混凝土质量检测技术领域，具体涉及一种混凝土钢筋腐蚀检测设备。

背景技术：

钢筋混凝土结构很好地结合了钢筋与混凝土材料的优点，可塑性强、整体性好、耐久性好、后期维护费用较低以及易于就地取材等诸多优点使得当今世界上的建筑大多选择采用钢筋混凝土结构。但是其良好性能会在使用期内由于诸多因素的影响而逐渐退化，特别是由于混凝土中钢筋的腐蚀引起的混凝土可靠性的降低。

现有的混凝土中钢筋腐蚀检测技术只能对已经腐蚀的钢筋进行检测。因为钢筋埋在混凝土里无法肉眼观察，所以在检测过程时，会对现有混凝土结构产生一定程度的破坏。例如，现有的电流检测混凝土中钢筋腐蚀的技术，需要在混凝土结构上打孔深入到钢筋位置，并放入两个通电探头，通过检测电流在不同介质(钢筋和已腐蚀部分)中的速度，在显示器中判断钢筋是否已经腐蚀。在这个过程中，通电探头需要触碰到钢筋才能检测其是否已经被腐蚀。当前的腐蚀检测技术主要是测量腐蚀后的钢筋铁棒的电化学属性比如电阻，电位差和阻抗。常用的电化学技术会受到混凝土内部和混凝土表面含水率变化的影响。而且，每次测量都需要表面处理和/或拆除混凝土覆盖层。德国有一项发明通过传统的电化学测量技术，将测量棒预埋在不同水平的混凝土层，来测量通过混凝土表面层出入的腐蚀元素。但是这种预埋体积非常巨大，所以只适用于新的结构而不方便用于旧的结构。而且，这些基础电化学技术受到环境中的电磁干扰的影响，比如，变压站。大多数的电化学技术是基于手持装置所以仅能做到不连续的间断性测量，而不能应对于大型复杂的环境情况。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种通过在混凝土中预埋光纤传感器对混凝土钢筋的腐蚀度进行检测，并且可以钢筋的腐蚀起始时间进行预测的设备。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种混凝土钢筋腐蚀检测设备，包括：光源模块、光纤传感器、信号读取模块、数据传输模块和数据分析模块；所述光源模块与所述光纤传感器连接并向所述光纤传感器发射光信号；所述光纤传感器的一端设置有探测头，另一端与所述信号读取模块连接；所述数据传输模块分别与所述信号读取模块和所述数据分析模块连接；所述信号读取模块采集所述光纤传感器的光信号，经由所述数据传输模块发送至所述数据分析模块；所述数据分析模块对接收到的所述光信号进行分析处理，进而检测所述混凝土钢筋的腐蚀情况和/或预测所述混凝土钢筋的腐蚀起始时间。

其中，所述光纤传感器为多个，并且分别按照不同的预设深度埋入混凝土中。

其中，所述探测头为金属片。

其中，所述探测头为纯铁片。

其中，所述数据传输模块通过无线传输方式向所述数据分析模块发送信号。

另一方面，本实用新型提供一种混凝土钢筋腐蚀检测系统，包括如上所述的混凝土钢筋腐蚀检测设备。

(三)有益效果

本实用新型提供的混凝土钢筋腐蚀检测设备，通过在混凝土中埋入光纤感应器，根据光线感应器的探测头在混凝土中不同深度的光反射率，来检测及预测腐蚀物质对混凝土钢筋的腐蚀情况。这种检测设备不受电磁干扰，而且适用于新的和旧的混凝土构件。可以使用多个光纤感应器同时检测，提高检测效率，降低了检测费用。并且对混凝土钢筋没有任何损害。

本实用新型提供的混凝土钢筋腐蚀检测设备，通过检测腐蚀物质侵入混凝土构件的速率，从而可以预测腐蚀物质到达钢筋并对结构产生有害腐蚀的时间。连续的实时监测可以不断的更新预计的腐蚀起始时间，用户可以利用此点进行更好的日常维护工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中的混凝土钢筋腐蚀检测设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中光纤传感器的探测头的示意图；

图3是本实用新型实施例中光纤传感器在混凝土中的一种布置方式；

图4是本实用新型实施例中光纤传感器在混凝土中的另一种布置方式。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施例提供的混凝土钢筋腐蚀检测设备，包括：光源模块1、光纤传感器2、信号读取模块3、数据传输模块4和数据分析模块5。光源模块1与光纤传感器2相连，向光纤传感器2发送光信号。光纤传感器2的一端设置有探测头，另一端与信号读取模块3连接。数据传输模块3分别与信号读取模块3和数据分析模块4连接；信号读取模块3采集光纤传感器2的光信号，经由数据传输模块4发送至数据分析模块5；数据分析模块5对接收到的光信号进行分析处理，进而检测混凝土钢筋的腐蚀情况和/或预测混凝土钢筋的腐蚀起始时间。

本实施例中，包含多个光纤传感器2，每个光纤传感器2中光纤21的一端与金属片22相连作为探测头，如图2所示，所述金属片可以是纯铁片，也可以是其他金属(不用种类的金属用于不同的应用，例如，铝对于碱酸也有反应)。然后，将多个光纤传感器2连接有金属片22的探测头一端分别按照不同的预设深度埋入混凝土中。例如，钢筋位于混凝土表面层下方50mm处，从混凝土表面到钢筋位置，每隔10mm的深度处，即，在距离混凝土表面10mm、20mm、30mm、40mm和50mm的深度处，各埋入一个光纤传感器2的连接金属片的探测头端。信号读取模块3采集各光纤传感器2的探测头端的光的反射率，并通过数据传输模块4发送至数据分析模块5。数据分析模块5根据采集的各光纤传感器2的探测端的光的反射率，确定埋在不同深度的各光纤传感器2的探测头端的腐蚀情况。

在一个具体的实施例中，将一个很薄的纯铁片，大概200nm厚，与光纤一端相连接，可以提供约50％的光反射率。当该纯铁片处于钢筋混凝土的正常环境中是，其被钝化并且受到高碱性混凝土的保护。当二氧化碳，水和氯离子等腐蚀性物质进入混凝土表面后，该铁片会失去钝性并且被腐蚀。导致光纤的端面反射率显著降低(大概只剩3.5％)。由此，可以检测出腐蚀性物质进入混凝土表面的深度。例如，埋在深30mm处的探测头探测到了腐蚀性物质，而埋在深40mm和50mm处的探测头未探测到腐蚀性物质，则表明腐蚀性物质已经进入到距离混凝土表层深30mm处，并且还有20mm到达钢筋处，开始腐蚀钢筋。并且，根据该混凝土构件的使用时间，可以计算出腐蚀性物质从混凝土表面向内部侵入的速度(30mm/该混凝土构件的时间)，从而可以预测出腐蚀物质还有多久会到达钢筋(20mm/腐蚀性物质向混凝土内部侵入的速度)。

在一个实施例中，光纤传感器2可以是含单模或多模，石英或聚合物光纤组成，具有切割端。一个非常薄的(大约100-300nm厚)铁片通过溅射技术与光纤的切割端连接。

对于新的混凝土构件，如图3所示，在制作前，可以预先将预设数量的光纤传感器2固定在钢筋6的预设位置上，在没有探测头的一端与延长光缆相连接，然后，再制成混凝土构件。虽然，光纤传感器2全部埋在新制成的混凝土构件中，但是，可以通过延长光缆与混凝土构件外部的其他部件连接，从而检测和/或预测混凝土钢筋3的腐蚀情况。

对于现有的混凝土构件，如图4所示，在混凝土表面7上预设的预埋位置钻洞8，例如，直径10-12mm的洞，然后把光纤传感器2放置在洞8中，之后用水泥砂浆将把洞8封住，优选地，水泥砂浆的水灰比与从混凝土表面移下来的材料的相同或接近。埋在洞8中的光纤传感器2也是通过一端与延长光缆连接，实现与混凝土构件外部的其他部件连接。

光源模块1可以连续地向光纤传感器2发送光信号，从而实现对混凝土钢筋腐蚀情况的实时分析和监控；光源模块1也可以按照设定的时间间隔，定期地向光纤传感器2发送光信号，例如，每十秒钟发射一次。本实用新型对此不作具体限定。

数据传输模块4可以通过无线传输方式向数据分析模块5发送采集到的光信号

本实施例中，光纤传感器2的探测头优选地放置在碱性环境中，并且优选地应用于钢筋混凝土结构。

本实用新型提供的混凝土钢筋腐蚀检测设备，通过在混凝土中埋入光纤感应器，根据光线感应器的探测头在混凝土中不同深度的光反射率，来检测及预测腐蚀物质对混凝土钢筋的腐蚀情况。这种检测设备不受电磁干扰，而且适用于新的和旧的混凝土构件。可以使用多个光纤感应器同时检测，提高检测效率，降低了检测费用。并且对混凝土钢筋没有任何损害。

本实用新型提供的混凝土钢筋腐蚀检测设备，通过检测腐蚀物质侵入混凝土构件的速率，从而可以预测腐蚀物质到达钢筋并对结构产生有害腐蚀的时间。连续的实时监测可以不断的更新预计的腐蚀起始时间，用户可以利用此点进行更好的日常维护工作。

本实用新型实施例还提供一种混凝土钢筋腐蚀检测系统，包括如上所述的混凝土钢筋腐蚀检测设备。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。