一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法与流程

本发明涉及钢筋的腐蚀检测，具体为一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法。

背景技术：

1、在海洋环境中，混凝土中钢筋因腐蚀造成的体积膨胀被认为是造成结构劣化的最常见原因，而氯离子被认为是破坏混凝土中钢筋表面钝化膜进而造成局部腐蚀的主要因素；

2、传统的钢筋腐蚀评价手段主要采用电化学分析法和重量损失，现有传统技术存在如下固有局限性：电化学技术无法获取腐蚀区域的具体分布情况和腐蚀程度，只能提供腐蚀情况的间接信息，而重量损失法无法在表面形貌观察中提供详细的样品微观形态，且现有三维光学轮廓仪测试方法存在如下缺陷：未有获得钢筋表面腐蚀缺陷深度的定量分析结果，且未有针对实际工程中所用的具有曲面结构的钢材的表面粗糙度分析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，包括以下步骤：

3、s1：为实现对海洋环境中，混凝土中钢筋的腐蚀情况进行模拟，对应用在海洋环境内的混凝土中的钢筋进行制备，并对制备完成的混凝土中的钢筋进行预处理，且对模拟海洋环境所需要使用的溶液进行制备；

4、s2：将经过预处理后的混凝土中的钢筋放置在制备完成的模拟海洋环境所需要使用的溶液内静置反应一定天数，且在静置反应的全过程中，对钢筋的腐蚀情况进行监测，并对监测所得的相关数据进行记录；

5、s3：基于步骤s2中对钢筋在制备所得的溶液中进行静置反应时监测所得的相关数据，对钢筋的腐蚀情况进行分析，并对钢筋表面上的腐蚀缺陷深度数据进行采集以及相关处理，实现对钢筋腐蚀的定量分析。

6、优选的，所述步骤s1还包括为实现对海洋环境中，混凝土中钢筋的腐蚀情况进行模拟，对应用在海洋环境内的混凝土中的钢筋进行制备，并对制备完成的混凝土中的钢筋进行预处理，且具体操作为为制备模拟所用的混凝土中的钢筋，选择长度为40～60毫米，直径为8～12毫米的q235碳素圆钢，且采用角磨机，对钢筋端面进行磨平。

7、优选的，所述步骤s1还包括在将钢筋端面磨平后进一步将钢筋置于抛光机上用sic砂纸打磨15～20分钟，且进一步设置抛光机转数为1000～1500转/分钟，实现将钢筋端面打磨光滑，在对钢筋端面打磨光滑后将钢筋置于酒精中清洗15～20分钟，后置于丙酮中清洗15～20分钟，最后置于去离子水中清洗15～20分钟，且在清洗完成后将钢筋放置在酒精内进行备用。

8、优选的，所述步骤s1还包括对模拟海洋环境所需要使用的溶液进行制备，具体操作为为制备模拟海洋环境所需要使用的溶液，按质量份数计，主要由以下组分组成：90～95份h2o、5～8份nacl和1～3份ca(oh)2，将ca(oh)2置于h2o中充分搅拌后再通过超声振荡25～35分钟，且设置超声温度为20～30℃，随后将超声振荡后的溶液静置22～25小时，且对静置后的溶液取上层清液后加入nacl，即得到模拟海洋环境所需要使用的溶液。

9、优选的，所述步骤s2还包括将制备后的钢筋从酒精中取出，并用去离子水清洗15～20分钟后置于制备完成的溶液中静置反应40～50天，且在静置反应的全过程中，对钢筋的腐蚀情况进行监测，并对监测所得的相关数据进行记录，具体包括通过对每天开始和结束时刻钢筋的重量进行测试，且基于计算结果通过失重计算算法对钢筋每天的腐蚀率进行计算，其具体计算公式如下：

10、

11、式中，x表示钢筋的腐蚀率，m0表示每天开始时刻测试得到的钢筋重量，m1表示每天结束时刻测试得到的钢筋重量，并基于测定时间和计算结果绘制钢筋腐蚀率随时间变化的曲线图，从而对钢筋的腐蚀情况进行直观展示。

12、优选的，所述步骤s2还包括在钢筋在溶液内静置反应的过程中，对任意时刻的钢筋的腐蚀电压、腐蚀电流、阻抗、温度以及应变电压数据进行采集，且对采集得到的数据通过人工排查的方式进行数据清洗，将清洗后的数据中的腐蚀电压和腐蚀电流均乘上-1转换为正值，最后对这些数据进行min-max归一化处理，以消除因各类型数据量纲不同为后续对数据分析带来的影响，且以一天作为数据采集周期，且对采集得到的数据基于采集时间绘制数据随时间变化的曲线图，进一步将一天内得到的多幅曲线图整合到钢筋腐蚀率随时间变化的曲线图内。

13、优选的，所述步骤s3还包括基于二维卷积残差神经网络模型构建钢筋腐蚀分类模型，且构建用于钢筋腐蚀分类模型训练的钢筋腐蚀分类数据集，钢筋腐蚀分类数据集具体由通过网络爬虫所获取的样本数据组成，且通过构建的钢筋腐蚀分类数据集对钢筋腐蚀分类模型进行模型训练，并对钢筋腐蚀分类模型的精度进行验证，且在钢筋腐蚀分类模型的精度满足使用要求后将步骤s2后处理得到的钢筋在制备所得的溶液中进行静置反应时采集的相关数据作为钢筋腐蚀分类模型的特征输入数据，通过钢筋腐蚀分类模型实现对钢筋腐蚀的分类结果输出。

14、优选的，所述步骤s3还包括当钢筋在制备所得的溶液中静置反应后，将钢筋从制备得到的溶液中取出，且使用去离子水对钢筋清洗15～20分钟并烘干，且在将钢筋烘干后通过三维光学轮廓仪测试技术观测钢筋表面形貌并测量钢筋表面上的腐蚀缺陷深度数据，并对测量所得的数据做平均值处理，且将计算得到的平均值用以表示钢筋的腐蚀缺陷深度，实现对钢筋腐蚀的定量分析。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本发明提出了一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，以解决传统技术手段无法提供的物相形貌信息以及传统三维光学轮廓仪测试技术无法获得缺陷的定量分析结果，特别是亦未有针对实际工程中所用的钢筋，既具有曲面结构的钢材的表面粗糙度分析的现状，且对钢筋的腐蚀情况进行分类识别，此外本方法对于研究和预测实际工程中所用曲面钢筋的表面缺陷情况具有重要意义。

技术特征：

1.一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s1还包括为实现对海洋环境中，混凝土中钢筋的腐蚀情况进行模拟，对应用在海洋环境内的混凝土中的钢筋进行制备，并对制备完成的混凝土中的钢筋进行预处理，且具体操作为为制备模拟所用的混凝土中的钢筋，选择长度为40～60毫米，直径为8～12毫米的q235碳素圆钢，且采用角磨机，对钢筋端面进行磨平。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s1还包括在将钢筋端面磨平后进一步将钢筋置于抛光机上用sic砂纸打磨15～20分钟，且进一步设置抛光机转数为1000～1500转/分钟，实现将钢筋端面打磨光滑，在对钢筋端面打磨光滑后将钢筋置于酒精中清洗15～20分钟，后置于丙酮中清洗15～20分钟，最后置于去离子水中清洗15～20分钟，且在清洗完成后将钢筋放置在酒精内进行备用。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s1还包括对模拟海洋环境所需要使用的溶液进行制备，具体操作为为制备模拟海洋环境所需要使用的溶液，按质量份数计，主要由以下组分组成：90～95份h2o、5～8份nacl和1～3份ca(oh)2，将ca(oh)2置于h2o中充分搅拌后再通过超声振荡25～35分钟，且设置超声温度为20～30℃，随后将超声振荡后的溶液静置22～25小时，且对静置后的溶液取上层清液后加入nacl，即得到模拟海洋环境所需要使用的溶液。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s2还包括将制备后的钢筋从酒精中取出，并用去离子水清洗15～20分钟后置于制备完成的溶液中静置反应40～50天，且在静置反应的全过程中，对钢筋的腐蚀情况进行监测，并对监测所得的相关数据进行记录，具体包括通过对每天开始和结束时刻钢筋的重量进行测试，且基于计算结果通过失重计算算法对钢筋每天的腐蚀率进行计算，并基于测定时间和计算结果绘制钢筋腐蚀率随时间变化的曲线图，从而对钢筋的腐蚀情况进行直观展示。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s2还包括在钢筋在溶液内静置反应的过程中，对任意时刻的钢筋的腐蚀电压、腐蚀电流、阻抗、温度以及应变电压数据进行采集，且对采集得到的数据通过人工排查的方式进行数据清洗，将清洗后的数据中的腐蚀电压和腐蚀电流均乘上-1转换为正值，最后对这些数据进行min-max归一化处理，以消除因各类型数据量纲不同为后续对数据分析带来的影响，且以一天作为数据采集周期，且对采集得到的数据基于采集时间绘制数据随时间变化的曲线图，进一步将一天内得到的多幅曲线图整合到钢筋腐蚀率随时间变化的曲线图内。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s3还包括基于二维卷积残差神经网络模型构建钢筋腐蚀分类模型，且构建用于钢筋腐蚀分类模型训练的钢筋腐蚀分类数据集，钢筋腐蚀分类数据集具体由通过网络爬虫所获取的样本数据组成，且通过构建的钢筋腐蚀分类数据集对钢筋腐蚀分类模型进行模型训练，并对钢筋腐蚀分类模型的精度进行验证，且在钢筋腐蚀分类模型的精度满足使用要求后将步骤s2后处理得到的钢筋在制备所得的溶液中进行静置反应时采集的相关数据作为钢筋腐蚀分类模型的特征输入数据，通过钢筋腐蚀分类模型实现对钢筋腐蚀的分类结果输出。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，其特征在于：所述步骤s3还包括当钢筋在制备所得的溶液中静置反应后，将钢筋从制备得到的溶液中取出，且使用去离子水对钢筋清洗15～20分钟并烘干，且在将钢筋烘干后通过三维光学轮廓仪测试技术观测钢筋表面形貌并测量钢筋表面上的腐蚀缺陷深度数据，并对测量所得的数据做平均值处理，且将计算得到的平均值用以表示钢筋的腐蚀缺陷深度，实现对钢筋腐蚀的定量分析。

技术总结
本发明公开了一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，涉及钢筋的腐蚀检测技术领域，包括以下步骤：为实现对海洋环境中，混凝土中钢筋的腐蚀情况进行模拟，对应用在海洋环境内的混凝土中的钢筋进行制备，并对制备完成的混凝土中的钢筋进行预处理，且对模拟海洋环境所需要使用的溶液进行制备。本发明提出了一种混凝土中曲面钢筋的氯离子腐蚀检测方法，以解决传统技术手段无法提供的物相形貌信息以及传统三维光学轮廓仪测试技术无法获得缺陷的定量分析结果，特别是亦未有针对实际工程中所用的钢筋，既具有曲面结构的钢材的表面粗糙度分析的现状，且对钢筋的腐蚀情况进行分类识别。

技术研发人员：于放,丁飞,吴明辉,关文杰,胡泽方,周萌
受保护的技术使用者：广东星检科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16