基于光纤光栅锈蚀传感技术的钢筋阻锈剂性能监测研究开题报告

 2021-08-14 02:17:33

1. 研究目的与意义(文献综述)

钢筋混凝土结构是我国当前交通基工程、水利工程和民用建筑工程最主要的结构形式,它是利用混凝土的高抗压强度和钢材的高抗拉强度及延性而设计的一种复合结构形式。由于钢筋混凝土所处环境的复杂性,有害化学成份的长期侵蚀,大气中酸雨和土壤中氯离子的侵入等多种原因,钢筋混凝土容易发生钢筋锈蚀,造成耐久性的退化。统计数据表明,钢筋锈蚀是世界范围内桥梁病害和可靠度降低的首要因素,每年由于腐蚀原因使全球大约损失10%~20%的金属,约合7000多亿美金。钢筋的锈蚀已成为当今世界影响混凝土结构耐久性的主要原因,结构的安全服役依赖于阻止或减缓钢筋的锈蚀。实践证明,在钢筋混凝土结构中科学地使用钢筋阻锈剂,发挥其经济合理、高效便捷等优点,可有效提高混凝土结构耐久性,为社会带来巨大的经济效益。

已研究开发的一系列钢筋锈蚀防护措施,包括补丁修补法、涂层密封和薄膜覆盖保护、阴极保护法、电化学除盐法、再碱化和钢筋阻锈剂等。对以往的钢筋防腐工艺和方法进行分析发现,其至少存在以下不足之一:①缓蚀组分只能在新拌混凝土中加入;②需要在混凝土表面钻取大量的孔;③需要配备辅助装置,如电极、蓄电极;④劳动强度大,成本高;⑤需要电流;⑥仅由低扩散性的无机缓蚀剂组成;⑦阻锈剂本身的负面影响;⑧不适用于混凝土结构表面恢复,影响外观。就钢筋阻锈剂而言,由于其特有的经济性和实用性,已得到工程界的普遍认可。可见,开发对混凝土性能的影响小、能通过气相或液相扩散、既可内掺又可外涂的新型混凝土钢筋阻锈剂——迁移型混凝土钢筋阻锈剂具有积极的现实意义。

传统监测混凝土钢筋锈蚀方法有:锈蚀裂缝检测法、混凝土强度检测法、超声脉冲法及钻芯法、电化学锈蚀监测法等方法。但是这些检测方法存在一定的缺点,比如:①难以接触被测金属;②监测对整体结构具有破坏性;③无法长期实时监测;④易受环境中的湿度、温度和外在电场等干扰。光纤光栅传感器是一种先进、无损、实时、高效的工程结构评估传感器,具有抗电磁干扰、灵敏度高、可分布式等优点,广泛应用于大型结构的健康监测。光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅,是一种无源滤波器件,fe-c膜的锈蚀导致光栅周期变化,使得光波长的变化,应用这个原理可以对钢筋锈蚀情况进行评估。

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2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

1.熟悉薄膜材料的常用制备方法工艺;

2.熟悉金属薄膜的光学特性及其原理;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:熟悉仪器设备和试验方法,原材料的准备。

第6-12周:集中实验。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]薄膜材料与薄膜技术,郑伟涛主编,化学工业出版社.

[2]光纤光栅传感原理及应用,吴朝霞主编,国防工业出版社.

[3]光纤光学,廖艳彪主编,清华大学出版社.

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