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您好 欢迎来到

钢筋混凝土耐久性导论课程

这一节简要介绍一下钢筋混凝土

耐久性监测的部分案例

路老师

我们前几节课讲了很多

钢筋混凝土耐久性监测的知识

那么有哪些具体实施的案例呢

好 前面已经讲过

结构健康监测的实施案例

是比较多的

比如我国新建的一些海上大桥

还有大坝 还有一些重点的建筑

都搭建了在线结构健康监测系统

但是其中

包括耐久性监测系统的并不多

目前我知道的

只有香港部分的大桥

以及杭州湾

跨海大桥等的下部结构

安装上了部分的钢筋腐蚀传感器

路老师

您刚刚提到了说有一些结构

它安装了钢筋腐蚀传感器

那么常用的钢筋腐蚀传感器

有哪些呢

那就在讲案例之前

我们先来介绍一下

常用的钢筋腐蚀传感器

请大家先看这张照片

图中所示的传感器

是目前国际上常用的

德国阳极梯型的钢筋腐蚀传感器

它的原理主要是通过

测定混凝土保护层内

不同深度下的钢筋电位

混凝土电阻

钢筋腐蚀电流来间接地监测

结构中的钢筋腐蚀进程

当然也可以监测侵蚀介质

向混凝土中的渗入过程

这种传感器

只适用于在新建结构上安装

不适用于在役的结构

路老师

您刚才提到的钢筋腐蚀传感器

只适用于新设结构

那么有没有适用于在役结构的

钢筋腐蚀传感器呢

有的

为了在役结构中的钢筋腐蚀监测

德国后来又开发了一种

叫做膨胀环的钢筋腐蚀传感器

它是通过在结构物上钻孔

将膨胀环电极植入

然后通过专用的螺杆拧紧

使环电极与孔内的混凝土接触

以此来实现

不同深度下的钢筋腐蚀监测

这种膨胀环电极的安装原理

类似于常见的膨胀螺栓

不过实际的传感器结构

是较为复杂的

路老师

您前面讲了这几种传感器

然后我还想知道是不是

还有其它类型的传感器呢

有的

美国前些年开发了一种

集成式的钢筋腐蚀传感器

它的功能包括

可监测钢筋腐蚀电位

混凝土电阻

氯离子浓度等

实际上已经是一种小型的仪器了

这类传感器也主要用于新建结构

瑞士 加拿大等也前后开发了

一些不同结构类型的

钢筋腐蚀传感器

原理上大体与德国阳极梯相似

也有的直接采用可埋入式

长效的参比电极

或电偶对来对钢筋

进行腐蚀监测的

由于时间关系就不展开来讲了

路老师

那么现在可以给我们讲一些

耐久性监测的实际案例了吧

好的

由于钢筋腐蚀是影响

钢筋混凝土耐久性的首要因素

因此过去的许多耐久性监测案例

多是类似于用德国阳极梯传感器

进行的单项钢筋腐蚀监测

这里就不多介绍了

同学们可以到文献中去搜索

下面首先来介绍一个由丹麦负责

德国 法国 意大利参加的

钢筋混凝土耐久性监测示范项目

即混凝土结构耐久性评估用

集成监测系统

项目开始时间是1998年9月1日

研究期限是三年半

但耐久性监测

将持续到实际结构物拆除

有关此项目的详细介绍

和技术资料

可以参见以下这个网站

项目原计划

要实现的监测内容包括

由氯气离子

和碳化引起的钢筋腐蚀

混凝土的冻融循环破坏

碱-骨料反应和机械损伤

计划通过传感器

实现以下指标的在线监测

包括温度 湿度 腐蚀电流

和腐蚀起止时间

pH值 氯离子浓度

应变和变形 振动和噪声

为了实现这些监测目标

项目组新开发了八种新型传感器

还开发了一种新型的

便携式钢筋腐蚀监测仪

并且在五座桥梁上

进行了实际的验证

项目组在劣化较为严重的

丹麦的Skovdiget桥上的

200多个测点处安装了传感器

在桥下设置了

数据采集与传输系统

下面请大家看一下

项目网站上有关该桥

实施耐久性监测的录像片段

这是该桥403桥柱下部测点

混凝土中含水量的

监测与校正结果

这是403桥柱人工巡检

及在线监测的钢筋腐蚀结果

这是不同深度下

钢筋腐蚀电位在线监测结果

通过在线监测

项目组为该桥梁

重新建立了钢筋腐蚀

混凝土碳化等预测模型

并可采用实时监测数据

进行不断地修正

项目组期望

通过利用在线监测数据

来做出及时

或者是延迟桥梁维修的决定

以节省10%-20%的桥梁的运营费用

此示范研究项目

已经完成快二十年了

是否已经实现了该目标

在该网站上未有公布

有兴趣的同学可以去挖一下

相关的信息

或与项目负责人直接邮件咨询

路老师

您前面在讲传感器的时候

提到了一些国内的案例

那能不能找一个具体的案例

来给我们讲一讲

是如何进行耐久性监测的呢

可以

除了前面提到的香港部分大桥

和杭州湾大桥外

我们于2008年到2013年

在青岛海湾大桥上

也曾进行了钢筋混凝土

耐久性监测的工程示范

当时主要监测的内容有

潮差区承台

和桥墩的钢筋腐蚀

及冻融循环破坏

浪溅区和大气区

桥墩中的钢筋腐蚀

为此我们也新研制了四种传感器

以用来监测混凝土的电阻变化

混凝土中含水量的变化

和钢筋腐蚀

同时购进了德国阳极梯

和美国ECI传感器

以及美国可埋入式长效

银/氯化银参比电极以用作对比

我们还专门开发了

传感器数据采集与管理系统

以及分布式远程数据

管理与发布系统

这是当时约两年内

潮差区有无涂层的混凝土中

不同深度下

混凝土电阻随时间的变化

这是当时约两年内

潮差区混凝土中不同参比电极下

测得的钢筋电位随时间的变化

这是当时约两年内

潮差区混凝土

内外温度随时间的变化

从上面的监测数据可以看出

环境温度

对混凝土电阻的影响程度

相较钢筋电位而言更加显著

混凝土表面有无涂层

它的电阻值可以相差3~5倍

上面这些结果均验证了

当初钢筋混凝土

耐久性设计措施的有效性

对桥梁的

耐久性维护策略制订有帮助

另外我们还在河北

一座大桥桥面上

以及福建

部分海边输电线路塔基上

实施了钢筋混凝土的

耐久性在线监测

限于时间关系就不一一介绍了

总的讲 钢筋混凝土耐久性监测

对于结构的运营维护

耐久性设计和再设计

都是十分重要的

好 这节课就先讲到这里

主要介绍了

耐久性在线监测的两个案例