海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统技术方案

本申请实施例中公开了一种海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，包括：环境数据实时监测系统、数据传输存储系统以及数据处理平台，其中：环境数据实时监测系统包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和氯离子浓度传感器，分别用于采集钢筋混凝土结构在海洋环境下的温度值、湿值度、二氧化碳值和大气盐雾含量；数据传输存储系统，用于将采集到的环境数据上传至云端服务器；数据处理平台，用于从云端服务器中获取环境数据，并通过数据处理平台中的多场耦合综合数值分析软件，基于获取到的环境数据，实现钢筋混凝土结构腐蚀全过程的监测和寿命的评估。该系统可以能够提高海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化的评估精度。蚀劣化的评估精度。蚀劣化的评估精度。

【技术实现步骤摘要】
海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统


[0001]本申请涉及结构健康监测
，具体涉及一种海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统。

技术介绍

[0002]海洋大气环境下，钢筋混凝土结构的腐蚀劣化非常严重，根据相关统计，每年因结构腐蚀造成的损失高达上千亿人民币。在众多导致混凝土耐久性下降的因素中，氯离子侵蚀是最严重的。若直接对构件进行实际的耐久性测试不仅花费高昂、测试周期长，且在钢筋混凝土结构的设计阶段，很难提前对其耐久性进行评估。
[0003]而在现有的钢筋混凝土结构腐蚀劣化评估系统，只能将氯离子的侵蚀简化为一稀物质传递问题来近似预估钢筋去钝化的时间。而在实际工程中，氯离子侵蚀并不是唯一导致混凝土结构劣化的因素，经常会出现多个劣化因素同时发生的情况，其中碳化和冻融损伤与氯离子侵蚀的耦合作用是最为危险的。此外，钢筋腐蚀引起的劣化是一个复杂的物理
‑
化学
‑
电化学
‑
力学耦合过程，它可以被细分为以下三个子过程：考虑扩散过程中化学反应的粒子传输、电化学反应和锈胀导致的力学损伤。这三个子过程是相互影响的，任何子过程的单独分析都会导致预测精度的严重不足。
[0004]对于混凝土结构方面的研究者，更加重视的是能否有效且较精确地评估不同腐蚀程度下结构的安全状况和可靠度，进而预测其剩余寿命和修复窗口期。但是现有的钢筋混凝土结构腐蚀劣化评估系统其评估的精准度还有待提高。

技术实现思路

[0005]本申请实施例中提供一种海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，能够提高海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化的评估精度等。
[0006]一方面，本申请提供一种海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，包括：环境数据实时监测系统、数据传输存储系统以及数据处理平台，其中：
[0007]所述环境数据实时监测系统包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和氯离子浓度传感器，分别用于采集钢筋混凝土结构在海洋环境下的温度值、湿值度、二氧化碳值和大气盐雾含量；
[0008]所述数据传输存储系统，用于将采集到的所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量上传至云端服务器；
[0009]所述数据处理平台，用于从所述云端服务器中获取所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量，并通过所述数据处理平台中的多场耦合综合数值分析软件，基于所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量，实现所述钢筋混凝土结构腐蚀全过程的监测和寿命的评估。
[0010]在一些实施例中，所述氯离子浓度传感器黏贴于所述钢筋混凝土结构的表面。
[0011]在一些实施例中，所述氯离子浓度传感器包括允许氯离子通过的选择性半透膜、
氯离子收集装置以及氯离子测量装置，所述氯离子收集装置包括气泵、去离子水蠕动泵、去离子水以及气体流量计。
[0012]在一些实施例中，所述数据传输存储系统包括MCU控制元件、SIM卡、GPRS模块以及移动电源。
[0013]在一些实施例中，所述MCU控制元件包括STM32单片机。
[0014]在一些实施例中，所述STM32单片机的工作电压为2.0V
‑
3.6V，兼容5V的I/O管脚，带有安全时钟模式与唤醒功能的低功耗模式，内部带RC振荡器且内嵌复位电路。
[0015]在一些实施例中，所述数据传输存储系统包括GPRS天线接口、SIM卡插口、RFRD天线接口、电源接口、网络接口、液晶显示屏、安装螺栓以及物理按键。
[0016]在一些实施例中，所述数据传输存储系统实时存储采集到的所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量，并按照预设的时间间隔上传所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量至所述云端服务器。
[0017]在一些实施例中，所述时间间隔大于1秒且小于10000秒。
[0018]在一些实施例中，所述数据处理平台还可以根据所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量计算并全面呈现各类腐蚀参数，并能模拟所述钢筋混凝土结构中钢筋锈胀开裂后腐蚀的进一步演化，同时提供锈胀裂缝的分布云图和截面承载力变化的曲线图。
[0019]本申请具有以下有益效果：
[0020](1)环境数据(温度值、湿值度、二氧化碳值和大气盐雾含量)可实时采集传输，并基于逐渐增多的信息，在计算中不断修正边界条件，以获得更精确的预测结果。
[0021](2)自主研发的多场耦合综合数值分析软件，弥补了现在市场上诸多软件的缺陷和不足，冻融、碳化、腐蚀各个子过程之间的耦合影响和混凝土力学性能的影响等都将在系统中被考虑，使其具有更广泛的适用性。
[0022](3)通过多测点布设、整体结构受力分析和失效概率计算，可对观测结构整体的使用可靠度进行评估。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请实施例提供的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统一个实施例结构示意图；
[0025]图2为本申请实施例提供的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统一个实施例框架示意图；
[0026]图3为本申请实施例提供的氯离子浓度传感器的一个结构示意图；
[0027]图4为本申请实施例提供的数据传输存储系统的一个结构示意图；
[0028]图5为本申请实施例提供的天线的一结构示意图；
[0029]图6为本申请实施例提供的温湿度传感装置的一个结构示意图；
[0030]图7为本申请实施例提供的数据处理平台中多场耦合综合数值分析软件的一个计算流程示意图；
[0031]图8为本申请实施例提供的数据处理平台的一个示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，其特征在于，包括：环境数据实时监测系统、数据传输存储系统以及数据处理平台，其中：所述环境数据实时监测系统包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和氯离子浓度传感器，分别用于采集钢筋混凝土结构在海洋环境下的温度值、湿值度、二氧化碳值和大气盐雾含量；所述数据传输存储系统，用于将采集到的所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量上传至云端服务器；所述数据处理平台，用于从所述云端服务器中获取所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量，并通过所述数据处理平台中的多场耦合综合数值分析软件，基于所述温度值、所述湿度值、所述二氧化碳值和所述大气盐雾含量，实现所述钢筋混凝土结构腐蚀全过程的监测和寿命的评估。2.根据权利要求1所述的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，其特征在于，所述氯离子浓度传感器黏贴于所述钢筋混凝土结构的表面。3.根据权利要求2所述的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，其特征在于，所述氯离子浓度传感器包括允许氯离子通过的选择性半透膜、氯离子收集装置以及氯离子测量装置，所述氯离子收集装置包括气泵、去离子水蠕动泵、去离子水以及气体流量计。4.根据权利要求1所述的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化过程的无损评估系统，其特征在于，所述数据传输存储系统包括MCU控制元件、SIM卡、GPRS模块以及移动电源。5.根据权利要求4所述的海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀劣化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙军，朱兴吉，左涛，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：