混凝土結(jié)構(gòu)耐久性多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行無線監(jiān)測的測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)使用期內(nèi)，在各種力學(xué)和非力學(xué)因素的長期作用下，不需要進(jìn)行大量的加固處理而能保證其安全性和適用性的能力。而在氯鹽或碳化環(huán)境中，鋼筋的銹蝕已被公認(rèn)為是引起混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化的主要因素。當(dāng)鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到臨界值或碳化深度達(dá)到鋼筋表面并繼續(xù)受到酸性氣體的侵蝕時(shí)，鋼筋表面的鈍化膜將遭到破壞，鋼筋開始銹蝕。鋼筋銹蝕后體積膨脹2至4倍，從而削弱了鋼筋的受力面積，使混凝土保護(hù)層順筋開裂，降低了鋼筋與混凝土的粘結(jié)力，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力下降和延性降低，從而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，嚴(yán)重的銹蝕甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。鋼筋銹蝕是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過程，可以檢測鋼筋的電化學(xué)狀態(tài)，了解其腐蝕狀況；碳化使混凝土保護(hù)層PH值降低，從而破壞了混凝土的堿性條件，腐蝕隨即發(fā)生；溫度越高鋼筋銹蝕速率越大；混凝土濕度越大混凝土電阻就越小，鋼筋發(fā)生銹蝕的概率就越大。因此鋼筋混凝土的腐蝕過程是錯(cuò)綜復(fù)雜的，而這些都是評(píng)估混凝土腐蝕和預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命必不可少的信息，所以單一的耐久性參數(shù)并不能真實(shí)反應(yīng)混凝土內(nèi)部真實(shí)的腐蝕狀態(tài)，需綜合考慮、相互對比才能得出正確的結(jié)論。目前，工程上大多采用現(xiàn)場有線監(jiān)測，現(xiàn)場檢測目標(biāo)多、位置分散，且對于地鐵、海底隧道等地下結(jié)構(gòu)的檢測難度大。因此各種有線、集中式監(jiān)測系統(tǒng)不能滿足使用要求。為此，實(shí)時(shí)長期監(jiān)測包括混凝土溫度、濕度、PH值以及鋼筋的銹蝕狀態(tài)等諸多耐久性參數(shù)，對混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化提出預(yù)警，進(jìn)而為工程技術(shù)人員評(píng)估與預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)、確定維護(hù)周期、優(yōu)化防治技術(shù)、完善全壽命周期的經(jīng)濟(jì)分析以及高耐久混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法提供可靠依據(jù)，確保工程安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種混凝土結(jié)構(gòu)耐久性多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)無線監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度、濕度、PH值以及鋼筋的銹蝕狀態(tài)等諸多耐久性參數(shù)，對混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化提出預(yù)警，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確了解混凝土內(nèi)部狀態(tài)，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行評(píng)估診斷，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種混凝土結(jié)構(gòu)耐久性多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括用于檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部多種耐久性參數(shù)的多元傳感器；所述多元傳感器輸出端相連接的用于采集混凝土結(jié)構(gòu)上的所述耐久性參數(shù)的數(shù)據(jù)采集部件；與所述數(shù)據(jù)采集部件輸出端相連接的用于遠(yuǎn)距離傳輸所采集到的所述耐久性參數(shù)的通信部件；與所述通信部件相連接的用于接收、顯示和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)的電腦終端。
[0005]其中，所述多元傳感器包括溫度傳感器、pH傳感器、濕度傳感器、宏電流傳感器。
[0006]其中，所述多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于定位和保護(hù)濕度傳感器及pH傳感器的PVC管和固定基座。
[0007]其中，所述濕度傳感器完全放置在PVC管內(nèi)部，管兩端用透水透氣的布、O型橡膠密封圈和環(huán)氧樹脂密封；所述pH傳感器放置在PVC管內(nèi)部，管兩端用O型橡膠密封圈和環(huán)氧樹脂密封。
[0008]其中，所述固定基座是由一個(gè)不銹鋼鋼圈和多個(gè)不銹鋼支架組成的結(jié)構(gòu)，支架均勻設(shè)置在鋼圈上側(cè)，其作用是把PVC管和傳感器固定在不同的高度處。
[0009]其中，所述宏電池傳感器是基于宏電流技術(shù)設(shè)計(jì)而成的，其由四層宏電池組、導(dǎo)線、兩個(gè)支架、螺絲和固定桿組成的梯形框架結(jié)構(gòu)，用于獲取鋼筋的腐蝕電位、腐蝕電流密度及相鄰宏電池組間的混凝土電阻。
[0010]其中，所述宏電池組包括由四組單陽極、單陰極和熱收縮管組成的結(jié)構(gòu)；所述單陽極為外徑14mm，壁厚2mm的鋼管，并與所述導(dǎo)線的一端連接；所述單陰極為外徑14mm，壁厚2mm的鈦鉑合金管，并與所述導(dǎo)線的一端連接；所述單陽極、單陰極和熱收縮管交替連接。
[0011]其中，所述支架的不銹鋼U型槽內(nèi)部設(shè)置環(huán)氧樹脂，其作用是固定每層宏電池組、熱收縮管、導(dǎo)線和溫度傳感器。
[0012]其中，所述固定桿包裹在一 PC管內(nèi)，其作用是切斷固定桿與周圍混凝土中鋼筋之間的導(dǎo)電性。
[0013]其中，所述多元傳感器與所述數(shù)據(jù)采集部件間的連接方式采用航空插頭連接。
[0014]本實(shí)用新型還提供一種混凝土結(jié)構(gòu)耐久性多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括由宏電流傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、PH傳感器和固定基座組成的多元傳感器，數(shù)據(jù)采集單元，無線通信模塊和電腦終端。其特征在于:所述宏電流傳感器是由宏電池組、導(dǎo)線、U型不銹鋼槽支架、螺絲和固定桿組成的梯形框架結(jié)構(gòu)，其中單陽極、單陰極和熱收縮管交替連接組成了宏電池組，宏電池組與支架之間設(shè)置熱收縮管，支架的側(cè)槽內(nèi)填充環(huán)氧樹脂，螺絲設(shè)置在支架的頂端，并穿過固定桿；溫度傳感器設(shè)置在一個(gè)支架的側(cè)槽內(nèi)，引出導(dǎo)線；濕度傳感器設(shè)置在PVC管內(nèi)，引出導(dǎo)線；pH傳感器設(shè)置在PVC管內(nèi)，引出導(dǎo)線；多元傳感器與數(shù)據(jù)采集單元通過航空插頭連接；固定基座由一個(gè)不銹鋼鋼圈和多個(gè)不銹鋼支架組成，用于定位濕度傳感器和pH傳感器。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]本多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)長效無線監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度、pH值、濕度、混凝土電阻以及表征鋼筋銹蝕狀態(tài)的腐蝕電位、腐蝕電流密度等諸多耐久性參數(shù)，無需破損即可實(shí)現(xiàn)大范圍、多目標(biāo)、多參數(shù)、遠(yuǎn)距離、長時(shí)間的實(shí)時(shí)無線監(jiān)測，對混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化提出預(yù)警。無需現(xiàn)場檢測，即可能夠準(zhǔn)確、隨時(shí)快速的了解混凝土內(nèi)部狀態(tài)，進(jìn)而評(píng)估與預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)、利于確定優(yōu)化其維護(hù)周期和技術(shù)，確?；炷两Y(jié)構(gòu)安全。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為宏電流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為宏電流傳感器左視圖；
[0020]圖4為濕度傳感器封裝示意圖；
[0021 ] 圖5為PH傳感器封裝示意圖；
[0022]圖6為傳感器固定基座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為傳感器固定基座側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型提供了一種混凝土結(jié)構(gòu)耐久性多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括用于檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部多種耐久性參數(shù)的多元傳感器；所述多元傳感器輸出端相連接的用于采集混凝土結(jié)構(gòu)上的所述耐久性參數(shù)的數(shù)據(jù)采集部件；與所述數(shù)據(jù)采集部件輸出端相連接的用于遠(yuǎn)距離傳輸所采集到的所述耐久性參數(shù)的通信部件；與所述通信部件相連接的用于接收、顯示和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)的電腦終端。
[0025]所述耐久性參數(shù)包括混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度，不同深度處的pH值、濕度、混凝土電阻以及表征鋼筋銹蝕狀態(tài)的腐蝕電位、腐蝕電流密度。
[0026]所述多元傳感器包括溫度傳感器、pH傳感器、濕度傳感器、宏電流傳感器，每個(gè)傳感器都會(huì)引出一根電纜線與數(shù)據(jù)采集部件連接。
[0027]進(jìn)一步，所述多元傳感器僅由上述部件構(gòu)成。
[0028]所述濕度傳感器、pH傳感器的個(gè)數(shù)優(yōu)選為四個(gè)以上。
[0029]所述的濕度傳感器、pH傳感器、宏電池組是齊平安裝的。
[0030]所述溫度傳感器是PT1000型溫度傳感器，用于獲取混凝土內(nèi)部溫度。
[0031]所述pH傳感器為一種全固態(tài)pH傳感器，分層設(shè)置在混凝土內(nèi)部，用于獲取混凝土內(nèi)部不同層次的pH值。
[0032]所述濕度傳感器分層設(shè)置在混凝土保護(hù)層中，用于獲取混凝土內(nèi)部濕度梯度分布。
[0033]所述多元復(fù)合無線監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于定位和保護(hù)濕度傳感器及pH傳感器的PVC管和固定基座。
[0034]所述濕度傳感器完全放置在PVC管內(nèi)部，管兩端用透水透氣的布、O型橡膠密封圈和環(huán)氧樹脂密封；所述PH傳感器放置在PVC管內(nèi)部，管兩端用O型橡膠密封圈和環(huán)氧樹脂密封。
[0035]所述固定基座是由一個(gè)不銹鋼鋼圈和多個(gè)不銹鋼支架組成的結(jié)構(gòu)，支架均勻設(shè)置在鋼圈上側(cè)，其作用是把PVC管和傳感器固定在不同的高度處。
[0036]所述數(shù)據(jù)采集部件為位于混凝土外部的數(shù)據(jù)采集裝置，與埋置在混凝土內(nèi)部的多元傳感器連接，用于采集混凝土內(nèi)部的各耐久性參數(shù)。
[0037]所述多元傳感器與所述數(shù)據(jù)采集部件間的連接方式采用航空插頭連接。
[0038]所述通信部件為無線通信部件。
[0039]所述無線通信部件包括無線透明數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述無線透明傳輸系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置SIM卡，采用GPRS通信方式進(jìn)行通信，用于實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸所采集到的數(shù)據(jù)。
[0040]所述電腦終端為設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)的電腦裝置，用于接收、顯示并儲(chǔ)存采集到的數(shù)據(jù)。
[0041]所述宏電池傳感器是基于宏電流技術(shù)設(shè)計(jì)而成的，其由四層以上的宏電池組、導(dǎo)線、兩個(gè)支架、螺絲和固定桿組成的梯形框架結(jié)構(gòu)，用于獲取鋼筋的腐蝕電位、腐蝕電流密度及相鄰宏電池組間的混凝土電阻。
[0042]所述每層宏電池組包括由四個(gè)單陽極、四個(gè)單陰極和七個(gè)熱收縮管組成的結(jié)構(gòu)；所述單陽極為外徑14mm，壁厚2mm的鋼管，并與所述導(dǎo)線的一端連接；所述單陰極為外徑14mm，壁厚2mm的鈦鉑合金管，并與所述導(dǎo)線的一端連接；所述單陽極、單陰極和熱收縮管交替連接。
[0043]所述支架為不銹鋼的U型槽結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)線的另一端通過支架的U型槽內(nèi)部被引到外部。
[0044]所述導(dǎo)線之間為獨(dú)立的單獨(dú)結(jié)構(gòu)。
[0045]所述熱收縮管設(shè)置在單陽極和單陰極之間，其作用是避免端部發(fā)生縫隙腐蝕并使單陽極與單陰極間絕緣。
[0046]所述支架的不銹鋼U型槽內(nèi)部設(shè)置環(huán)氧樹脂，其作用是固定每層宏電池組、熱收縮管、導(dǎo)線和溫度傳感器。
[0047]