本发明专利技术公开了一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置及其监测方法，包括电磁探测器和光纤传感器，同时通过结构环形固定架将探测器位置固定后植入到桩体内部，实现对桩体的全方位检测；同时由于环形固定架的结构，本发明专利技术能够从桩体的各个方向进行监测，进而通过拟合曲线的方式得出氯离子的闭环分布曲线，并通过浓度差推测平面内的氯离子浓度分布图，再通过竖直拟合的方式得到桩体内的氯离子浓度三维分布图，与现有技术相比，本发明专利技术通过闭合环形的布置方式和曲线拟合方式将碎片化的参数有机结合并反应整个桩体内部的氯离子浓度分布情况，其监测精度高，且信息更加全面，数据得到了全面利用；同时分布图更加直观，帮助工作人员快速了解桩体状态。速了解桩体状态。速了解桩体状态。
【技术实现步骤摘要】
一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置及其监测方法
[0001]本专利技术涉及混凝土监测
，具体涉及一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置及其监测方法。
技术介绍
[0002]混凝土是目前世界范围内用途最广泛的建筑材料，钢筋上表面的混凝土保护层可以抵御海洋环境中侵蚀离子对钢筋的腐蚀，而内部钢筋同样可以弥补混凝土材料抗拉强度不足的劣势。钢筋混凝土结构的出现极大地提高了建筑结构的力学性能，使其可以更好地抵御有害介质侵蚀、外部荷载以及自然灾害作用。海水中的氯盐和硫酸盐侵蚀会对钢筋混凝土结构产生巨大的破坏，而海洋环境下建筑结构面临最严重的危害是海水中的氯离子由混凝土表面渗透扩散进混凝土内部，并进一步诱发钢筋锈蚀导致结构承载力退化甚至提前退出服役状态。在我国漫长的海岸线上尤其是南海地区，由于其海水中更高的氯离子浓度和更充足的光照，高温、高湿、高盐环境导致离子的扩散迁移速度加快从而导致海洋建筑钢筋锈蚀问题比北方地区更加严重。
[0003]海洋环境混凝土中氯离子的扩散以及钢筋锈蚀是一个相对缓慢的过程，但在海洋环境下氯离子在混凝土中的扩散不可避免。如何在氯离子扩散过程中实时捕捉其扩散速度、深度是提高海洋环境混凝土耐久性能的关键步骤。然而，目前世界范围内通用的监测氯离子浓度的传感器绝大多数只能对混凝土中某一特定位置进行监测，无法一定范围实时、定量判断氯离子的扩散程度；同时由于监测装置的数量以及分布位置的限制，导致监测数据碎片化，其仅能够反应监测点附近的氯离子浓度变化，而不能够反应整个桩体内的氯离子浓度变化。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的监测精度度，数据碎片化严重、不能整体反应桩体内氯离子渗透情况的缺陷，本专利技术提供一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置及其监测方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现上述目的:
[0006]一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置，包括用于监测钢筋锈蚀程度的电磁探测器和光纤传感器，所述电磁探测器的监测端固定设置有空心监测管，光纤探测器固定设置于空心监测管内，空心监测管的两端用环氧树脂密封；所述电磁探测器和光纤探测器通过导线分别连接有电磁信号采集装置和光纤信号采集装置。
[0007]优选的，电磁探测器和光纤探测器均通过航空接头与导线相连；所述导线采用高性能防腐导线制作。
[0008]优选的，电磁探测器包括壳体，所述壳体上设置有用于固定空心监测管的固定夹持口，壳体内还固定设置有永磁铁，且永磁铁对称分布于固定夹持口两侧；所述固定夹持口的一侧设置有若干霍尔元件，壳体内还设置有与霍尔元件相连的PCB板。
[0009]优选的，监测装置还包括固定架，固定架的两侧对称设置有两组用于固定电磁探
测器的固定卡槽。
[0010]优选的，固定架的上下两端均设置有连接套筒，连接套筒内设置有用于连接相邻固定架的连接杆。
[0011]优选的，壳体外表面还设置有用于观测监测装置插入固定卡槽深度的标尺。
[0012]相应的，本专利技术还公开了一种混凝土内氯离子渗透状态监测方法，包括以下步骤：
[0013]S1、根据桩体结构参数和监测要求设计并制作固定架和连接杆，将各监测装置安装于各固定架的固定卡槽内，再通过连接杆将各个固定架串联为首尾闭合相连的环形固定架；
[0014]S2、桩体钢筋笼绑扎时，将步骤S1中环形固定架植入到桩体钢结构内，在桩体和环形固定架之间选取若干组相互对应的重合对准点，并记录各组重合对准点在桩体和环形固定架上的坐标参数；
[0015]S3、根据步骤S1中的参数构建环形固定架的三维模型，再根据监测装置的安装及尺寸参数提取采样点三维模型；
[0016]S4、获取各个监测装置的氯离子浓度参数X，并将上述参数与步骤S3 中的采样点三维模型一一对应匹配；
[0017]S5、将步骤S3中的采样点三维模型拆分为若干采样点的水平布置图，建立采样点分布极坐标系并获取各采样点的偏转角参数α；建立氯离子浓度极坐标系，根据各采样点的偏转角参数α，结合步骤S4中的氯离子浓度参数X在氯离子浓度极坐标系中取点，将固定架同侧各采样点的取点平滑相连得到氯离子浓度分布曲线；
[0018]S6、根据步骤S5中的各条氯离子浓度分布曲线，计算位于氯离子浓度极坐标系中偏转角参数α相同的任意两相邻取点的氯离子浓度差，再计算氯离子浓度差的平均值，根据氯离子浓度差的平均值将氯离子浓度分布曲线扩展得到该水平布置图内的氯离子浓度分布图；
[0019]S7、重复步骤S6得到各水平布置图内的氯离子浓度分布图，再将上述分布图整合到采样点三维模型内，最后将位于采样点三维模型同一轴向方向上的取点平滑相连即可得到空间范围内的氯离子浓度分布图；
[0020]S8、根据步骤S1中的参数构建桩体三维模型，并根据步骤S2中重合对准点的坐标参数将步骤S7中的氯离子浓度分布图整合到桩体三维模型内；
[0021]S9、通过比对不同时间点下步骤S8的氯离子浓度分布图即可获知氯离子的扩散速度。
[0022]优选的，步骤S1的固定架上共设置有3
‑
6个固定卡槽，步骤S2中共设置有1
‑
2各环形固定架，环形固定架同心设置，且其轴线与桩体轴线重合。
[0023]优选的，步骤S5的采样点分布极坐标系和氯离子浓度极坐标系中其极点均为采样点三维模型轴线与该水平面的交点，以穿过极点的水平射线为极轴，各监测装置监测的氯离子浓度值作为其极径，各监测装置相对于水平射线的偏转角为极角。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术包括电磁探测器和光纤传感器，电磁探测器的监测端设置有空心监测管，光纤传感器设置于空心监测管内；同时所述电磁探测器和光纤传感器均通过航空接头和防腐导线分别连接电磁信号采集装置和光纤信号采集装置；其中电磁探测器包括壳体，
壳体内设置有永磁铁，夹持口的一侧设置有若干霍尔原件，并通过内置的PCB控制板收集相关电磁信号；
[0026]本专利技术将空心监测管置于混凝土桩体内部，由于氯离子的存在，其将逐渐锈蚀，进而造成空心监测管横截面的平均此磁导率的降低，通过永磁铁的磁场实现对磁导率的实时监控；同时发生腐蚀的空心监测管与混凝土界面区将因为锈蚀产物的充填而产生锈胀应力，锈胀应力会传递至内表面光纤传感器，从而引发内部波长及频率的改变；
[0027]本专利技术通过电磁探测器和光纤传感器的双重监测实现对氯离子内部浓度的准确监控，与单一的电磁探测器监控相比，本专利技术通过光纤传感器克服地磁场、水分等外在因素对电磁探测器的干扰，而与单一的光纤传感器相比，本专利技术则通过电磁探测器排除桩体自身干燥收缩带来的不良影响，因此其监测精度更高。
[0028]2、本专利技术的监测装置还包括固定架，固定架的两侧对称设置有两组用于固定电磁探测器的固定卡槽，在竖直方向上，通过固定架能够保证各个监测装置的对正性，其与后期的数据处理方式对应，能够保证数据采集点的一致性，提高数据处理的准确性；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：包括用于监测钢筋锈蚀程度的电磁探测器(1)和光纤传感器(2)，所述电磁探测器(1)的监测端固定设置有空心监测管(3)，光纤探测器(2)固定设置于空心监测管(3)内，空心监测管(3)的两端用环氧树脂密封块(4)密封；所述电磁探测器(1)和光纤探测器(2)通过导线分别连接有电磁信号采集装置(5)和光纤信号采集装置(6)。2.根据权利要求1所述的混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：所述电磁探测器(1)和光纤探测器(2)均通过航空接头(7)与导线相连；所述导线采用高性能防腐导线制作。3.根据权利要求1所述的混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：所述电磁探测器(1)包括壳体(11)，所述壳体(11)上设置有用于固定空心监测管(3)的固定夹持口(12)，壳体(11)内还固定设置有永磁铁(13)，且永磁铁(13)对称分布于固定夹持口(12)两侧；所述固定夹持口(12)的一侧设置有若干霍尔元件(14)，壳体(11)内还设置有与霍尔元件(14)相连的PCB板(15)。4.根据权利要求1所述的混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：所述监测装置还包括固定架(8)，固定架(8)的两侧对称设置有两组固定卡槽(9)。5.根据权利要求4所述的混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：所述固定架(8)的上下两端均设置有连接杆(10)，并通过焊接的连接杆(10)将相邻固定架(8)相连。6.根据权利要求1所述的混凝土内氯离子渗透状态监测装置，其特征在于：所述壳体外表面还设置有用于观测监测装置插入固定卡槽深度的标尺。7.一种混凝土内氯离子渗透状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据桩体结构参数和监测要求设计并制作固定架和连接杆，将各监测装置安装于各固定架的固定卡槽内，再通过连接杆将各个固定架串联为首尾闭合相连的环形固定架；S2、桩体钢筋笼绑扎时，将步骤S1中环形固定架植入到桩体钢结构内，在桩体和环形固定架之间选取若干组相互对应的重合对准点，并记...
【专利技术属性】
技术研发人员：金祖权，侯东帅，王鹏刚，熊传胜，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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