超聲導(dǎo)波在鋼筋銹蝕監(jiān)測中的應(yīng)用.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前土木工程領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于房屋、水利、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施中。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往處于惡劣的環(huán)境中，耐久性成為影響結(jié)構(gòu)使用壽命的重要因素。因此，鋼筋銹蝕監(jiān)測成為近些年來土木工程健康監(jiān)測領(lǐng)域的研究熱點。如今，研究人員已經(jīng)開發(fā)出許多鋼筋銹蝕監(jiān)測方法，但這些方法通常存在滯后性、不準(zhǔn)確、靈敏度低等缺陷。超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)是一種動態(tài)的無損檢測技術(shù)，因此可以對鋼筋銹蝕情況進行實時、在線、連續(xù)地監(jiān)測，可用來判斷鋼筋銹蝕發(fā)展

2、的不同階段，實現(xiàn)真正意義的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。
　　本論文詳細(xì)研究了超聲導(dǎo)波監(jiān)測鋼筋銹蝕損傷的有關(guān)技術(shù)，具體研究內(nèi)容有以下幾個方面：
　?。?）根據(jù)超聲導(dǎo)波監(jiān)測技術(shù)的要求，設(shè)計制備了適合超聲導(dǎo)波監(jiān)測鋼筋銹蝕的壓電陶瓷傳感器。研究超聲導(dǎo)波在鋼筋內(nèi)的傳播規(guī)律，特別是混凝土包裹長度以及超聲導(dǎo)波頻率對鋼筋中超聲導(dǎo)波能量損失的影響。研究結(jié)果表明：同一混凝土包裹長度，測得隨著頻率增加，超聲導(dǎo)波的幅值有明顯減小趨勢。同一激勵頻率，不同混凝土包裹

3、長度下，隨著混凝土包裹長度的增加，超聲導(dǎo)波幅值衰減增強。
　?。?）利用超聲導(dǎo)波監(jiān)測鋼筋銹蝕的不同階段，并通過超聲導(dǎo)波信號的幅值變化判斷鋼筋銹蝕程度。研究結(jié)果表明：超聲導(dǎo)波信號的幅值變化趨勢分為下降和上升兩個階段。在超聲導(dǎo)波幅值的下降階段，鋼筋銹蝕產(chǎn)物填充鋼筋與混凝土界面區(qū)域。當(dāng)超聲導(dǎo)波幅值到達(dá)最小值時，混凝土內(nèi)開始出現(xiàn)裂縫。超聲導(dǎo)波幅值的上升階段是裂縫在混凝土內(nèi)的開展階段，直到裂縫延伸到混凝土試件表面，超聲導(dǎo)波幅值趨于穩(wěn)定。

4、r>　?。?）采用小波包信號處理方法對鋼筋銹蝕不同階段的掃頻信號進行小波包能量值計算。通過小波包信號處理方法分析超聲導(dǎo)波掃頻信號的總能量以及各頻帶能量分布的變化情況。隨著鋼筋不斷銹蝕，超聲導(dǎo)波信號的總能量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。并且超聲導(dǎo)波信號的能量在各頻帶上分布越來越分散，造成接收信號的能量譜發(fā)生改變。
　　（4）利用掃描電子顯微鏡對不同銹蝕階段鋼筋與混凝土交界處銹蝕層的形貌進行觀察可知：鋼筋未發(fā)生銹蝕時，鋼筋與混凝土的界面處為