在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土配筋腐蝕進程監測技術領域，尤其指對于在役海工混凝土配筋腐蝕進程的監測，具體地說是在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的持續增長，我國正以前所未有的巨大投資進行著歷史上規模最大的基礎設施建設，就浙東沿海而言，已經建成的有杭州灣跨海大橋，舟山跨海大橋，寧波-舟山港建設工程等等，而海洋環境混凝土結構的耐久性能否過關，工程壽命能否達到設計要求，是擺在我們面前的重大現實問題。
[0003]在役海工混凝土結構耐久性下降的主要原因是配筋因氯離子的侵入而腐蝕膨脹。大量調查表明:處于沿海浪濺區的梁板，水位變動區的柱，發生順筋脹裂的時間往往不到10年。現在普通認可的能夠解決海洋環境混凝土結構耐久性問題的解決方案是“耐久性再設計”，“耐久性再設計”可靠、經濟，而實施“耐久性再設計”解決方案的前提就是動態獲得結構原位實體耐久性關鍵參數的信息反饋。
[0004]鑒于混凝土結構耐久性不足所帶來的嚴重經濟損失和資源浪費，國內外研宄人員經過幾十年的不懈努力，開發了不少監測混凝土結構中鋼筋銹蝕的裝置與方法。但是，由于問題的復雜性，目前一般還只能在設計施工階段預埋各類傳感裝置獲取直接或間接銹蝕監測信號，但是對于已經建成的基礎設施混凝土結構工程則尚缺乏相應的監測手段。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀，而提供結構簡單，安裝方便的在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置及方法，其監測方法簡單、易行，通過從在役海工混凝土結構中獲取監測芯樣，再微創安裝上電極后原位裝回，即所謂原位實體，不影響所在微環境及其所處應力狀態，而后進行長期無損監測，動態獲取在役海工混凝土的電學、電化學參數。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:
在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置，包括內含與高阻抗鋼筋銹蝕測量儀相匹配耦合接頭或遠程信號發送器的監測終端箱，還包括混凝土圓柱形結構的原位實體芯樣，公共高電位參比電極，四至十個鋼筋段電極以及集成信號線；所述的公共高電位參比電極軸向設置于所述原位實體芯樣的中心；所述的鋼筋段電極在軸向方向呈螺旋狀依次等距排列，并沿原位實體芯樣的外周呈等角度輻射狀設置；所述的公共高電位參比電極和鋼筋段電極通過集成信號線與監測終端箱信號連接。
[0007]為優化上述技術方案，采取的措施還包括:
上述的公共高電位參比電極通過參比電極信號線與所述監測終端箱信號連接，公共高電位參比電極的端部軸向開設信號線孔，參比電極信號線插置于該信號線孔內，并通過設置于所述公共高電位參比電極側壁上的等電位螺釘固定。
[0008]上述的鋼筋段電極分別通過鋼筋段電極信號線與所述監測終端箱信號連接，鋼筋段電極信號線沿所述原位實體芯樣的外壁固定。
[0009]上述的鋼筋段電極在軸向方向等距排列的間距小于或者等于10mm。
[0010]上述的公共高電位參比電極為鉑制電極。
[0011]在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置的監測方法，包括以下步驟: 步驟一、從在役海工混凝土上獲得原位實體芯樣，然后在原位實體芯樣上開設與公共高電位參比電極、鋼筋段電極相適配的安裝孔，并將各個電極安裝到對應的安裝孔內，連接集成信號線，并將集成信號線引出；
步驟二、集成信號線的引出端焊接監測端頭信號連接點，并用絕緣環氧封口保護；步驟三、將安裝完電極的原位實體芯樣原位安裝到在役海工混凝土的取芯位置，并用結構膠對取芯位置進行應力傳遞和保護處理；
步驟四、用監測終端箱中的耐久性數據采集監測儀依次測量鋼筋段電極的電阻抗、腐蝕電流和腐蝕電位勢，并保存數據待分析時使用；
步驟五、對采集的信號數據進行濾噪、修正和數學擬合，并與鋼筋脫鈍預研復合判據進行比對分析，得出工程耐久性預警結論。
[0012]上述的步驟一中，在各個電極安裝到對應的安裝孔內前，在安裝孔內噴涂石墨粉。
[0013]上述的步驟一中，集成信號線與各個電極的連接處用絕緣環氧封口，引出部分用環氧膠固定。
[0014]上述的步驟三中，在將原位實體芯樣原位安裝到在役海工混凝土的取芯位置前，先在實驗室中對各個電極的工作性態進行檢測率定。
[0015]與現有技術相比，本發明的在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置，在圓柱形結構的原位實體芯樣上設置公共高電位參比電極和鋼筋段電極，公共高電位參比電極軸向設置于所述原位實體芯樣的中心，鋼筋段電極在軸向方向螺旋狀依次排列，并沿原位實體芯樣的外周呈輻射狀設置，鋼筋段電極在軸向方向等距排列；本原位實體監測裝置結構簡單，安裝方便，其監測方法理論成熟。
[0016]本監測裝置通過從在役海工混凝土結構中獲取原位實體芯樣，并在該原位實體芯樣上安裝上電極，然后再通過結構膠的應力傳遞將原位實體芯樣原位裝回在役海工混凝土結構中，最終通過監測終端箱長期的動態獲取在役海工混凝土的電學、電化學參數，從而實現對在役海工混凝土結構的監測。后續通過獲得的監測數據，分析判斷在役海工混凝土結構的配筋腐蝕狀況，做出動態預報，以便及時做出維護方案，保證在役海工混凝土結構的安全運行，更有助于海工混凝土結構使用壽命的提高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例的結構示意圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3是本發明的原位實體芯樣原位安裝回在役海工混凝土結構的結構示意圖；
圖4是本發明第六鋼筋段電極安裝于原位實體芯樣上的結構示意圖；
圖5是圖1中公共高電位參比電極與參比電極信號線相連接的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細描述。
[0019]圖1至圖5為本發明的結構示意圖。
[0020]其中的附圖標記為:監測終端箱1、原位實體芯樣2、公共高電位參比電極3、信號線孔31、等電位螺釘32、第一鋼筋段電極41、第二鋼筋段電極42、第三鋼筋段電極43、第四鋼筋段電極44、第五鋼筋段電極45、第六鋼筋段電極46、集成信號線5、參比電極信號線51、鋼筋段電極信號線52。
[0021]如圖1至圖5所示，
本發明的在役混凝土結構配筋腐蝕進程的原位實體監測裝置，包括內含與高阻抗鋼筋銹蝕測量儀相匹配耦合接頭或遠程信號發送器的監測終端箱1，其特征是:還包括混凝土圓柱形結構的原位實體芯樣2，公共高電位參比電極3，四至十個鋼筋段電極以及集成信號線5 ;所述的公共高電位參比電極3軸向設置于所述原位實體芯樣2的中心，所述的鋼筋段電極在軸向方向呈螺旋狀依次等距排列，并沿原位實體芯樣2的外周呈等角度輻射狀設置，所述的公共高電位參比電極3和鋼筋段電極通過集成信號線5與監測終端箱I信號連接。
[0022]實施例中，鋼筋段電極采用六個，分別為第一鋼筋段電極41、第二鋼筋段電極42、第三鋼筋段電極43、第四鋼筋段電極44、第五鋼筋段電極45和第六鋼筋段電極46。
[0023]實施例中，公共高電位參比電極3通過參比電極信號線51與所述監測終端箱I信號連接，公共高電位參比電極3的端部軸向開設信號線孔31，參比電極信號線51插置于該信號線孔31內，并通過設置于所述公共高電位參比電極3側壁上的等電位螺釘32固定。
[0024]接線時，先將等電位螺釘32擰松，然后將參比電極信號線51插入信號線孔31內，然后再將等電位螺釘32擰緊而將參比電極信號線51固定住。為了保證固定的可靠性，參比電極信號線51插入信號線孔31時，其端部盡可能伸至信號線孔31的底部。公共高電位參比電極3與鋼筋段電極信號線51的固定方法同樣適用于鋼筋段電極與鋼筋段電極信號線52之間的固定。
[0025]實施例中，鋼筋段電極分別通過鋼筋段電極信號線52與所述