鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和可靠性的重要因素,是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。因此,研究鋼筋腐蝕的長期監(jiān)測方法是非常必要且重要的。然而,既有鋼筋腐蝕監(jiān)測方法具有監(jiān)測范圍小、無法實(shí)現(xiàn)長期測量等問題,所以亟待建立一種鋼筋腐蝕的長期監(jiān)測新方法。分布式光纖傳感技術(shù)以其體積小、柔軟可繞、易與結(jié)構(gòu)復(fù)合、耐腐蝕、分布式測量等不可比擬的優(yōu)勢,引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工程界的廣泛關(guān)注。本論文在分析研究現(xiàn)有光纖應(yīng)變傳感技術(shù)的基礎(chǔ)之上,以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為研究對象,提出了基于螺旋分布式光纖傳感的鋼筋腐蝕長期監(jiān)測新方法,研究了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的膨脹破壞規(guī)律。主要的研究結(jié)果如下:(1)提出了基于螺旋分布式光纖傳感的鋼筋腐蝕監(jiān)測原理。通過建立鋼筋混凝土膨脹開裂的數(shù)學(xué)模型并對鋼筋腐蝕膨脹過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了環(huán)向應(yīng)力的影響參數(shù),提出了基于螺旋分布式光纖傳感的鋼筋腐蝕監(jiān)測原理。(2)研制了用于監(jiān)測鋼筋腐蝕的螺旋分布式光纖傳感器。通過彈性力學(xué)理論,對螺旋分布式光纖傳感器的纏繞半徑、螺距和螺旋角進(jìn)行了理論分析,最終確立了螺旋分布式光纖傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝,研制成功了螺旋分布式光纖傳感器并對砂漿包裹的鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了腐蝕試驗(yàn)驗(yàn)證。(3)進(jìn)行了鋼筋腐蝕長期監(jiān)測新方法的模型驗(yàn)證試驗(yàn)并研究以鋼筋腐蝕膨脹的破壞規(guī)律。將螺旋分布式光纖傳感器植入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部,通過加速腐蝕試驗(yàn),搭建了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋腐蝕長期監(jiān)測的模型試驗(yàn)平臺,獲得了鋼筋腐蝕的時(shí)程變化規(guī)律,并闡明了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕膨脹破壞的規(guī)律。
【學(xué)位單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU317
【部分圖文】：

土結(jié)構(gòu)以其自身耐久性、耐火性、就地取材及整體性木工程結(jié)構(gòu)中，然而，多數(shù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不能滿足計(jì)使用年限內(nèi)，其結(jié)構(gòu)的耐久性不足。鋼筋腐蝕已成原因[1]。因?yàn)殇摻罡g會(huì)減小其有效截面積，降低其低。同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生腐蝕后鋼筋自身的粘結(jié)性能也會(huì)降低，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)承載力能使鋼筋體積膨脹(在原來體積的基礎(chǔ)上膨脹 2-6 倍[3]見圖 1-1、圖 1-2)，影響了結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，最生破壞[4]。然而，由于鋼筋所處環(huán)境的隱蔽性，當(dāng)鋼筋結(jié)構(gòu)外觀察鋼筋腐蝕的情況，很容易造成結(jié)構(gòu)的突然的安全隱患。因此，對鋼筋的腐蝕監(jiān)測顯得尤為重要

圖 1-2 混凝土表面裂紋情況用的鋼筋腐蝕監(jiān)測方法有半電池電位法、恒電量法、混凝土電阻法等[5]。上述方法均屬于傳統(tǒng)的電化需要必不可少的實(shí)驗(yàn)材料—參比電極，而參比電極等影響，使得電化學(xué)監(jiān)測方法在工程應(yīng)用中受到限所處的環(huán)境較為復(fù)雜，導(dǎo)致該類方法的應(yīng)用困難，而、在線的長期監(jiān)測。光纖傳感技術(shù)作為現(xiàn)代通信技測量精度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕[10]等優(yōu)勢受了鋼筋腐蝕的監(jiān)測領(lǐng)域，顯示出良好的應(yīng)用前景。研究現(xiàn)狀混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕程度的監(jiān)測已有多種監(jiān)測手主要分為兩大類，一類是傳統(tǒng)的電化學(xué)監(jiān)測方法，另監(jiān)測方法。

按照腐蝕監(jiān)測的原理又可將基于光纖傳感的腐蝕監(jiān)測方法分 類，分別為環(huán)境參數(shù)測量法和腐蝕膨脹法，其中腐蝕膨脹法依據(jù)傳感的不同又可分為兩類測試方法。.2.2.1 環(huán)境參數(shù)間接測量法環(huán)境參數(shù)間接測量法是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中環(huán)境參數(shù)變化的測量，對比，分析環(huán)境參數(shù)變化的情況進(jìn)而反映混凝土中鋼筋腐蝕的狀況。土結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生腐蝕之前會(huì)產(chǎn)生脫鈍的現(xiàn)象，隨著腐蝕時(shí)間的延鈍前鋒面會(huì)逐漸地向鋼筋位置方向移動(dòng)，浙江大學(xué)的干偉忠等人[31-33]于此設(shè)計(jì)出梯型腐蝕光纖傳感器(見圖 1-3)，在鋼筋與混凝土表面之間內(nèi)的不同深度處布設(shè)傳感器，傳感器之間的距離間隔相同，通過監(jiān)測深度處傳感器的腐蝕情況可以得到混凝土脫鈍前鋒面的位置，進(jìn)而可斷混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋是否發(fā)生腐蝕。但是這種方法只能用于鋼筋腐早期監(jiān)測，當(dāng)脫鈍前鋒面達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋所在的位置時(shí)該傳感無法發(fā)揮作用，也達(dá)不到檢測的目的。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2849752