新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及鋼筋銹蝕檢測裝置領(lǐng)域，具體涉及一種新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，包括光纖傳感器、臺(tái)階、梯形框架和傳輸光纖；所述光纖傳感器由雙光纖光柵和基底兩部分構(gòu)成；雙光纖光柵設(shè)置兩個(gè)柵區(qū)，分別為FBG1和FBG2，兩者間隔距離為5mm；FBG1作為應(yīng)變測量光柵，預(yù)拉伸2?3nm，采用光纖低溫焊接玻璃將FBG1的兩端固定在所述基底上，F(xiàn)BG2作為溫度補(bǔ)償光柵；所述基底的上表面沿長度方向刻有直徑為0.5mm的半圓形槽；所述雙光纖光柵固定在基底表面的半圓形槽內(nèi)；在該柵區(qū)以外的基底側(cè)面及表面涂上抗海水腐蝕的耐腐蝕橡膠。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用梯形結(jié)構(gòu)，臺(tái)階數(shù)量可根據(jù)需要進(jìn)行增減，且定位桿的長度可調(diào)節(jié)，可對(duì)距混凝土表面不同深度處銹蝕狀況進(jìn)行在線檢測。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及鋼筋銹蝕檢測裝置領(lǐng)域，具體涉及一種新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置。
技術(shù)介紹
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，而鋼筋腐蝕被認(rèn)為是破壞該結(jié)構(gòu)耐久性的最主要原因之一，因此對(duì)鋼筋腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測，不僅對(duì)提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重大意義，而且可以降低結(jié)構(gòu)的維護(hù)費(fèi)用，具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的鋼筋銹蝕檢測方法如目測法是根據(jù)混凝土產(chǎn)生裂縫的大小來估計(jì)鋼筋銹蝕的程度，是在裂縫產(chǎn)生之后才能觀測到，此時(shí)鋼筋銹蝕已經(jīng)非常嚴(yán)重，很難采取有效措施進(jìn)行修復(fù)和根除；鉆孔取樣法是鉆取混凝土表層中的粉末進(jìn)行成分分析，是一種間接的有損檢測，鉆孔深度很難確定，不能準(zhǔn)確判斷鋼筋銹蝕狀態(tài)；電化學(xué)方法如M.Raupach等(RaupachM,SchieblP.Macrocellsensorsystemsformonitoringofthecorrosionriskofthereinforcementinconcretestructures.NDT&EInternational,2001,34:435～442)其抗干擾能力差，不能直接描述鋼筋的銹蝕程度。光纖光柵具有質(zhì)量輕、體積小、耐腐蝕、抗電磁干擾、高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為鋼筋銹蝕監(jiān)測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前已提出一些鋼筋銹蝕光纖光柵檢測方案，如中國專利CN201110298555.5，孫麗等人專利技術(shù)了“一種實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼筋腐蝕的光纖光柵傳感器”，將鋼管封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器用膠粘貼在鋼筋的打磨處，用光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測波長漂移量，波長漂移量越大說明腐蝕程度越大，以此判斷鋼筋的腐蝕情況。這種設(shè)計(jì)方法當(dāng)鋼筋在混凝土中腐蝕膨脹時(shí)，光纖固定點(diǎn)黏結(jié)力下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致光纖滑移或脫落，影響測量的精度。2011年JunqiGao等(JunqiGao,JinWu,JunLi,XinmingZhao.MonitoringofcorrosioninreinforcedconcretestructureusingBragggratingsensing,NDT&EInternationalVol.44,202-205,2011)設(shè)計(jì)了一種雙筋腐蝕光纖光柵傳感器，這種傳感器將光纖光柵粘貼在兩根緊密排列的鋼筋上表面，當(dāng)鋼筋銹蝕后體積膨脹，光纖光柵產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，其反射波長發(fā)生變化，通過測量波長就可以測得鋼筋銹蝕程度。這種方法由于測試的是預(yù)埋的混凝土試件的鋼筋銹蝕程度，這就造成其測量結(jié)果與實(shí)際鋼筋銹蝕值之間存在很大差異，對(duì)判斷混凝土開裂時(shí)的臨界值造成影響。2013年，如中國專利申請(qǐng)CN103411713A，熊建波等人公開了一種大量程基于光纖光柵傳感技術(shù)的鋼筋銹蝕監(jiān)測傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在混凝土的復(fù)雜環(huán)境下，極易造成光纖彎曲半徑過小，造成傳感器失效，且沒有考慮到溫度對(duì)光纖光柵測量結(jié)果的影響。以上各種方案都只能測試一個(gè)位置處的鋼筋銹蝕程度，本技術(shù)克服這一問題，我們提出了新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本技術(shù)旨在提供一種新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土試件的鋼筋銹蝕程度的準(zhǔn)確檢測。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本技術(shù)的方案是：一種新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，具體包括以下幾部分：(1)光纖傳感器：由雙光纖光柵1和基底2兩部分構(gòu)成；雙光纖光柵1設(shè)置兩個(gè)柵區(qū)，分別為FBG1和FBG2，間隔距離為5mm；FBG1作為應(yīng)變測量光柵，預(yù)拉伸2-3nm，采用光纖低溫焊接玻璃5將FBG1的兩端固定在所述基底2上，F(xiàn)BG2作為溫度補(bǔ)償光柵。基底2采用與被測鋼筋12相同的材質(zhì)，所述基底2加工成薄片；所述基底2的上表面沿長度方向刻有直徑為0.5mm的半圓形槽8；將雙光纖光柵1固定在基底2表面的半圓形槽8內(nèi)；在所述雙光纖光柵的第一柵區(qū)FBG1以外的基底側(cè)面及表面涂上抗海水腐蝕的耐腐蝕橡膠3，將封裝好的鋼筋銹蝕光纖傳感器放入臺(tái)階4中。(2)臺(tái)階：臺(tái)階4用不銹鋼或其他耐海水腐蝕的金屬制成長方體槽，底面在所述雙光纖光柵的第一個(gè)柵區(qū)FBG1的下方處鏤空，目的是確保此處的基底暴露在被測鋼筋12所在的環(huán)境中；臺(tái)階4兩端側(cè)面上各開一直徑為2mm的圓形通孔6，傳輸光纖7經(jīng)2mm的鎧裝光纜保護(hù)后由圓形通孔6引出。(3)梯形框架：由不銹鋼或其他耐海水腐蝕的金屬材料制成，包括兩根平行的豎直鋼管10、一根定位桿11和一根固定桿9組成；(4)傳輸光纖7：用來傳輸入射和反射光，經(jīng)過鎧裝保護(hù)，從兩根豎直鋼管10引出，連接至信號(hào)解調(diào)單元。所述豎直鋼管10的直徑8mm-10mm，長度100mm±10mm(可擴(kuò)展)；所述臺(tái)階4的數(shù)量為五個(gè)(數(shù)量可增減)，形狀為長方體槽；所述臺(tái)階4的兩端側(cè)面上各開一個(gè)直徑為2mm的圓形通孔6，垂直固定在兩根豎直鋼管10上，用作光纖傳感器的支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)；所述固定桿9用作將鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置固定在被測鋼筋12上；所述定位桿11的一端與所述豎直鋼管10活動(dòng)連接，另一端與所述固定桿9固定連接；所述定位桿11長度可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)定位桿11的長度是為了調(diào)整鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置與被測鋼筋12之間傾角在10°～20°。本技術(shù)的工作原理：當(dāng)混凝土受到氯離子侵蝕時(shí)，雙光纖光柵1的第一個(gè)柵處FBG1的基底由于暴露在混凝土環(huán)境中會(huì)發(fā)生銹蝕，表面質(zhì)量減少，光纖光柵的預(yù)拉應(yīng)力逐漸松弛，導(dǎo)致波長發(fā)生漂移，通過信號(hào)解調(diào)單元觀察每個(gè)光纖傳感器的中心波長是否發(fā)生變化，可以判斷產(chǎn)生銹蝕界面距離被測鋼筋的深度，當(dāng)?shù)谖鍌€(gè)傳感器波長漂移時(shí)說明銹蝕界面已到達(dá)被測鋼筋處，依據(jù)不同的銹蝕深度采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施，通過讀取中心波長變化的數(shù)值推斷出該位置鋼筋的銹蝕程度。本技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本技術(shù)中鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置采用梯形結(jié)構(gòu)，臺(tái)階數(shù)量可根據(jù)需要進(jìn)行增減，且定位桿的長度可調(diào)節(jié)，可對(duì)距混凝土表面不同深度處銹蝕狀況進(jìn)行在線檢測。(2)本技術(shù)中基底采用與被測鋼筋相同的材質(zhì)，雙光纖光柵與基底之間采用光纖低溫焊接玻璃固定，避免膠的蠕變對(duì)檢測的影響，測量結(jié)果準(zhǔn)確性高，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)定、剩余使用壽命預(yù)測和加固維修提供可靠依據(jù)。附圖說明圖1是本技術(shù)中臺(tái)階結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)中的梯形框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本技術(shù)的鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置的安裝示意圖。圖中：1-雙光纖光柵，2-基底，3-耐腐蝕橡膠，4-臺(tái)階，5-光纖低溫焊接玻璃，6-圓形通孔，7-傳輸光纖，8-半圓形槽，9-固定桿，10-豎直鋼管，11-定位桿，12-被測鋼筋，13-混凝土保護(hù)層。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例：新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，具體包括以下幾部分：光纖傳感器：由雙光纖光柵1和基底2兩部分構(gòu)成；雙光纖光柵1設(shè)置兩個(gè)柵區(qū)，分別為FBG1和FBG2，間隔距離為5mm；FBG1作為應(yīng)變測量光柵，預(yù)拉伸2-3nm，采用光纖低溫焊接玻璃5將FBG1的兩端固定在所述基底2上，F(xiàn)BG2作為溫度補(bǔ)償光柵；基底2采用與被測鋼筋12相同的材質(zhì)，所述基底2加工成薄片；所述基底2的上表面沿長度方向刻有直徑為0.5mm的半圓形槽8；將雙光纖光柵1固定在基底2表面的半圓形槽8內(nèi)；在FBG1以外的基底側(cè)面及表面涂上抗海水腐蝕的耐腐蝕橡膠3，將本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，其特征在于，包括光纖傳感器、臺(tái)階、梯形框架和傳輸光纖；所述光纖傳感器由雙光纖光柵和基底兩部分構(gòu)成；雙光纖光柵設(shè)置有兩個(gè)柵區(qū)，分別為FBG1和FBG2，兩者間隔距離為5mm；FBG1作為應(yīng)變測量光柵，預(yù)拉伸2?3nm，采用光纖低溫焊接玻璃將FBG1的兩端固定在所述基底上，F(xiàn)BG2作為溫度補(bǔ)償光柵；所述基底采用與被測鋼筋相同的材質(zhì)，所述基底加工成薄片；所述基底的上表面沿長度方向刻有半圓形槽；所述雙光纖光柵固定在基底表面的半圓形槽內(nèi)；在所述雙光纖光柵的第一柵區(qū)FBG1以外的基底側(cè)面及表面涂上抗海水腐蝕的耐腐蝕橡膠，將封裝好的所述光纖傳感器放入臺(tái)階中；所述梯形框架，由不銹鋼或其他耐海水腐蝕的金屬材料制成，由兩根平行的豎直鋼管、一根定位桿和一根固定桿組成；所述臺(tái)階制成長方體槽，所述臺(tái)階的底面在所述雙光纖光柵的第一個(gè)柵區(qū)FBG1的下方處鏤空；所述臺(tái)階的兩端側(cè)面上各開一圓形通孔，所述傳輸光纖經(jīng)鎧裝光纜保護(hù)后由圓形通孔引出，連接至信號(hào)解調(diào)單元；所述臺(tái)階的兩端垂直固定在所述兩根豎直鋼管之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，其特征在于，包括光纖傳感器、臺(tái)階、梯形框架和傳輸光纖；所述光纖傳感器由雙光纖光柵和基底兩部分構(gòu)成；雙光纖光柵設(shè)置有兩個(gè)柵區(qū)，分別為FBG1和FBG2，兩者間隔距離為5mm；FBG1作為應(yīng)變測量光柵，預(yù)拉伸2-3nm，采用光纖低溫焊接玻璃將FBG1的兩端固定在所述基底上，F(xiàn)BG2作為溫度補(bǔ)償光柵；所述基底采用與被測鋼筋相同的材質(zhì)，所述基底加工成薄片；所述基底的上表面沿長度方向刻有半圓形槽；所述雙光纖光柵固定在基底表面的半圓形槽內(nèi)；在所述雙光纖光柵的第一柵區(qū)FBG1以外的基底側(cè)面及表面涂上抗海水腐蝕的耐腐蝕橡膠，將封裝好的所述光纖傳感器放入臺(tái)階中；所述梯形框架，由不銹鋼或其他耐海水腐蝕的金屬材料制成，由兩根平行的豎直鋼管、一根定位桿和一根固定桿組成；所述臺(tái)階制成長方體槽，所述臺(tái)階的底面在所述雙光纖光柵的第一個(gè)柵區(qū)FBG1的下方處鏤空；所述臺(tái)階的兩端側(cè)面上各開一圓形通孔，所述傳輸光纖經(jīng)鎧裝光纜保護(hù)后由圓形通孔引出，連接至信號(hào)解調(diào)單元；所述臺(tái)階的兩端垂直固定在所述兩根豎直鋼管之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼筋銹蝕光纖傳感檢測裝置，其特征在于，所述豎直鋼管的直徑8mm-10mm，長度100mm±1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯維佳，潘玉恒，劉毅，王耀東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津城建大學(xué)，
類型：新型
國別省市：天津;12