混凝土结构耐久性多元复合无线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于混凝土结构耐久性监测技术领域，涉及一种对钢筋混凝土结构耐久性进行无线监测的测试系统。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土结构的耐久性是指在设计要求的目标使用期内，在各种力学和非力学因素的长期作用下，不需要进行大量的加固处理而能保证其安全性和适用性的能力。而在氯盐或碳化环境中，钢筋的锈蚀已被公认为是引起混凝土结构过早劣化的主要因素。当钢筋表面氯离子浓度达到临界值或碳化深度达到钢筋表面并继续受到酸性气体的侵蚀时，钢筋表面的钝化膜将遭到破坏，钢筋开始锈蚀。钢筋锈蚀后体积膨胀2至4倍，从而削弱了钢筋的受力面积，使混凝土保护层顺筋开裂，降低了钢筋与混凝土的粘结力，进而导致钢筋混凝土结构承载力下降和延性降低，从而影响整个结构的安全性和耐久性，严重的锈蚀甚至会导致结构的破坏。钢筋锈蚀是一个复杂的电化学过程，可以检测钢筋的电化学状态，了解其腐蚀状况；碳化使混凝土保护层PH值降低，从而破坏了混凝土的碱性条件，腐蚀随即发生；温度越高钢筋锈蚀速率越大；混凝土湿度越大混凝土电阻就越小，钢筋发生锈蚀的概率就越大。因此钢筋混凝土的腐蚀过程是错综复杂的，而这些都是评估混凝土腐蚀和预测混凝土结构使用寿命必不可少的信息，所以单一的耐久性参数并不能真实反应混凝土内部真实的腐蚀状态，需综合考虑、相互对比才能得出正确的结论。目前，工程上大多采用现场有线监测，现场检测目标多、位置分散，且对于地铁、海底隧道等地下结构的检测难度大。因此各种有线、集中式监测系统不能满足使用要求。为此，实时长期监测包括混凝土温度、湿度、PH值以及钢筋的锈蚀状态等诸多耐久性参数，对混凝土结构过早劣化提出预警，进而为工程技术人员评估与预测混凝土结构服役状态、确定维护周期、优化防治技术、完善全寿命周期的经济分析以及高耐久混凝土结构设计方法提供可靠依据，确保工程安全。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种混凝土结构耐久性多元复合无线监测系统，可以实时无线监测混凝土内部温度、湿度、PH值以及钢筋的锈蚀状态等诸多耐久性参数，对混凝土结构过早劣化提出预警，能够实时准确了解混凝土内部状态，对结构构件进行评估诊断，确保混凝土结构的安全运营。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种混凝土结构耐久性多元复合无线监测系统，其包括用于检测混凝土结构内部多种耐久性参数的多元传感器；所述多元传感器输出端相连接的用于采集混凝土结构上的所述耐久性参数的数据采集部件；与所述数据采集部件输出端相连接的用于远距离传输所采集到的所述耐久性参数的通信部件；与所述通信部件相连接的用于接收、显示和存储采集到的数据的电脑终端。
[0005]其中，所述多元传感器包括温度传感器、pH传感器、湿度传感器、宏电流传感器。
[0006]其中，所述多元复合无线监测系统还包括用于定位和保护湿度传感器及pH传感器的PVC管和固定基座。
[0007]其中，所述湿度传感器完全放置在PVC管内部，管两端用透水透气的布、O型橡胶密封圈和环氧树脂密封；所述pH传感器放置在PVC管内部，管两端用O型橡胶密封圈和环氧树脂密封。
[0008]其中，所述固定基座是由一个不锈钢钢圈和多个不锈钢支架组成的结构，支架均匀设置在钢圈上侧，其作用是把PVC管和传感器固定在不同的高度处。
[0009]其中，所述宏电池传感器是基于宏电流技术设计而成的，其由四层宏电池组、导线、两个支架、螺丝和固定杆组成的梯形框架结构，用于获取钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流密度及相邻宏电池组间的混凝土电阻。
[0010]其中，所述宏电池组包括由四组单阳极、单阴极和热收缩管组成的结构；所述单阳极为外径14mm，壁厚2mm的钢管，并与所述导线的一端连接；所述单阴极为外径14mm，壁厚2mm的钛铂合金管，并与所述导线的一端连接；所述单阳极、单阴极和热收缩管交替连接。
[0011]其中，所述支架的不锈钢U型槽内部设置环氧树脂，其作用是固定每层宏电池组、热收缩管、导线和温度传感器。
[0012]其中，所述固定杆包裹在一 PC管内，其作用是切断固定杆与周围混凝土中钢筋之间的导电性。
[0013]其中，所述多元传感器与所述数据采集部件间的连接方式采用航空插头连接。
[0014]本实用新型还提供一种混凝土结构耐久性多元复合无线监测系统，它包括由宏电流传感器、温度传感器、湿度传感器、PH传感器和固定基座组成的多元传感器，数据采集单元，无线通信模块和电脑终端。其特征在于:所述宏电流传感器是由宏电池组、导线、U型不锈钢槽支架、螺丝和固定杆组成的梯形框架结构，其中单阳极、单阴极和热收缩管交替连接组成了宏电池组，宏电池组与支架之间设置热收缩管，支架的侧槽内填充环氧树脂，螺丝设置在支架的顶端，并穿过固定杆；温度传感器设置在一个支架的侧槽内，引出导线；湿度传感器设置在PVC管内，引出导线；pH传感器设置在PVC管内，引出导线；多元传感器与数据采集单元通过航空插头连接；固定基座由一个不锈钢钢圈和多个不锈钢支架组成，用于定位湿度传感器和pH传感器。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]本多元复合无线监测系统能够实时长效无线监测混凝土内部的温度、pH值、湿度、混凝土电阻以及表征钢筋锈蚀状态的腐蚀电位、腐蚀电流密度等诸多耐久性参数，无需破损即可实现大范围、多目标、多参数、远距离、长时间的实时无线监测，对混凝土结构过早劣化提出预警。无需现场检测，即可能够准确、随时快速的了解混凝土内部状态，进而评估与预测混凝土结构的服役状态、利于确定优化其维护周期和技术，确保混凝土结构安全。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型系统模块结构示意图；
[0018]图2为宏电流传感器结构示意图；
[0019]图3为宏电流传感器左视图；
[0020]图4为湿度传感器封装示意图；
[0021 ] 图5为PH传感器封装示意图；
[0022]图6为传感器固定基座结构示意图；
[0023]图7为传感器固定基座侧视图。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型提供了一种混凝土结构耐久性多元复合无线监测系统，其包括用于检测混凝土结构内部多种耐久性参数的多元传感器；所述多元传感器输出端相连接的用于采集混凝土结构上的所述耐久性参数的数据采集部件；与所述数据采集部件输出端相连接的用于远距离传输所采集到的所述耐久性参数的通信部件；与所述通信部件相连接的用于接收、显示和存储采集到的数据的电脑终端。
[0025]所述耐久性参数包括混凝土结构内部的温度，不同深度处的pH值、湿度、混凝土电阻以及表征钢筋锈蚀状态的腐蚀电位、腐蚀电流密度。
[0026]所述多元传感器包括温度传感器、pH传感器、湿度传感器、宏电流传感器，每个传感器都会引出一根电缆线与数据采集部件连接。
[0027]进一步，所述多元传感器仅由上述部件构成。
[0028]所述湿度传感器、pH传感器的个数优选为四个以上。
[0029]所述的湿度传感器、pH传感器、宏电池组是齐平安装的。
[0030]所述温度传感器是PT1000型温度传感器，用于获取混凝土内部温度。
[0031]所述pH传感器为一种全固态pH传感器，分层设置在混凝土内部，用于获取混凝土内部不同层次的pH值。
[0032]所述湿度传感器分层设置在混凝土保护层中，用于获取混凝土内部湿度梯度分布。
[0033]所述多元复合无线监测系统还包括用于定位和保护湿度传感器及pH传感器的PVC管和固定基座。
[0034]所述湿度传感器完全放置在PVC管内部，管两端用透水透气的布、O型橡胶密封圈和环氧树脂密封；所述PH传感器放置在PVC管内部，管两端用O型橡胶密封圈和环氧树脂密封。
[0035]所述固定基座是由一个不锈钢钢圈和多个不锈钢支架组成的结构，支架均匀设置在钢圈上侧，其作用是把PVC管和传感器固定在不同的高度处。
[0036]所述数据采集部件为位于混凝土外部的数据采集装置，与埋置在混凝土内部的多元传感器连接，用于采集混凝土内部的各耐久性参数。
[0037]所述多元传感器与所述数据采集部件间的连接方式采用航空插头连接。
[0038]所述通信部件为无线通信部件。
[0039]所述无线通信部件包括无线透明数据传输系统，所述无线透明传输系统内部设置SIM卡，采用GPRS通信方式进行通信，用于实时远程传输所采集到的数据。
[0040]所述电脑终端为设置在监控室内的电脑装置，用于接收、显示并储存采集到的数据。
[0041]所述宏电池传感器是基于宏电流技术设计而成的，其由四层以上的宏电池组、导线、两个支架、螺丝和固定杆组成的梯形框架结构，用于获取钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流密度及相邻宏电池组间的混凝土电阻。
[0042]所述每层宏电池组包括由四个单阳极、四个单阴极和七个热收缩管组成的结构；所述单阳极为外径14mm，壁厚2mm的钢管，并与所述导线的一端连接；所述单阴极为外径14mm，壁厚2mm的钛铂合金管，并与所述导线的一端连接；所述单阳极、单阴极和热收缩管交替连接。
[0043]所述支架为不锈钢的U型槽结构，所述导线的另一端通过支架的U型槽内部被引到外部。
[0044]所述导线之间为独立的单独结构。
[0045]所述热收缩管设置在单阳极和单阴极之间，其作用是避免端部发生缝隙腐蚀并使单阳极与单阴极间绝缘。
[0046]所述支架的不锈钢U型槽内部设置环氧树脂，其作用是固定每层宏电池组、热收缩管、导线和温度传感器。
[0047]