利用光纤光栅传感器监测钢筋腐蚀

研究意义：钢筋腐蚀将导致钢筋体积大大增加，混凝土保护层开裂、剥落，结构承载力下降，甚至倒塌。
传感器的监测原理：设置一个光纤光栅传感器来监测由于钢筋腐蚀体积变化所引起的光栅应变，通过监测光纤光栅波长的漂移可以直接测量钢筋腐蚀程度。



传感器结构
具体制作方法是：选取与工程所用钢筋材质相同的两根钢筋棒，钢筋直径与工程所用钢筋相同，沿直径方向剖为两半，并在直径位置处刻一通槽，供光纤光栅放置。然后将两个半边钢筋棒靠紧，将光纤光栅放置在槽内，使光栅部分位于两钢筋中间，拉紧光纤光栅，然后采用AB胶将光纤粘贴在钢筋内部的槽内，等待AB胶干了以后，将另外两半钢筋合拢，使两钢筋棒靠紧，钢筋腐蚀光纤光栅传感器制作完毕后，再采用厚度约10mm的标号为C20的水泥砂浆外封装。



可见：随着钢筋腐蚀的加剧，FBG的光谱中心波长发生位移，其最大位移可达1.272nm，在109 d时，光栅位移下降，证明光栅粘结处出现了滑移，传感失效。


（1）在监测初期，波长位移都呈现上下波动，没有明显的增加，这是因为在初期钢筋还并未出现明显的腐蚀，而混凝土的收缩、钢筋腐蚀对周围混凝土孔隙的填充等因素，都会影响光栅波长的移动。
（2）随时间增加，这4组光栅波长都出现了明显的增加，证明钢筋腐蚀体积膨胀使光栅承受了明显的拉力，光栅中心波长值持续增加。
（3）这4组数据并不是在同一时间出现明显的光栅波长位移的增加，而且光栅波长位移随时间增加的速率不同，这都是因为每一组加速腐蚀的电流不同，而且电流没有保持时间的一致性，因此每个传感器中钢筋腐蚀速率不同。

推荐光纤光栅钢筋计：


JH-FGS-F2光纤光栅钢筋计（应变）

参考文献：李俊，吴瑾，高俊启， “一种监测钢筋腐蚀的光纤光栅传感器的研究”，光谱学与光谱分析