一种混凝土中gfrp筋的长期性能监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于GFRP筋性能监测领域，具体而言是基于电阻率法监测、分析混凝土含 水率与混凝土结构中GFRP筋受碱性腐蚀退化的，一种混凝土中GFRP筋的长期性能监测方 法。
【背景技术】
[0002] GFRP筋混凝土结构作为解决钢筋锈蚀的解决方案，已被大量运用，因此GFRP筋混 凝土结构中的GFRP筋的受力性能对其结构的安全至关重要。由于GFRP筋的性能退化主要 受碱性环境影响，而土木工程中所使用的混凝土为碱性，因此在河流、海洋以及潮湿环境下 使用GFRP筋混凝土的组合结构，GFRP筋的长期性能会有较大的退化。GFRP筋的性能退化 会对构筑物的使用安全产生隐患、使用寿命产生较大影响。
[0003] GFRP筋混凝土结构的实际工程的使用时间并不长，对其结构的长期性能并没有大 量工程案例，尤其是其结构在破坏时表现为突然的脆性破坏，因此对其进行实时的长期监 测很有必要。
[0004] 目前，并没有简单实用的无损监测GFRP筋结构中GFRP筋的性能退化的方法，因为 本发明采用了一种基于电阻率法监测、分析混凝土含水率与GFRP筋受碱性腐蚀退化的方 法。现有对混凝土含水率的监测方法以采用干湿球湿度计测量混凝土内部湿度为主的方 法，这中方法的精度难以保证，同时干湿球湿度计直接测量的是混凝土内部的湿度，并不能 很好的测量混凝土中实际含水率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种简单有效的混凝土中GFRP筋的长期性能监测方法。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 一种混凝土中GFRP筋的长期性能监测方法，包括以下几个步骤，
[0008] 步骤一：将N组电极预埋至GFRP筋混凝土中靠近GFRP筋的位置，每组电极包括电 极A、电极B和电极C，记录电极A和电极B的间距L，第一恒电位仪连接电极A和电极B采 集到电阻值F1，第二恒电位仪连接电极C采集到电阻值F2，第一恒电位仪和第二恒电位仪 采集的时间间隔均为E ;
[0009] 步骤二：将电阻值F1与电阻值F2传送到计算机进行计算，得到实际电阻值F = F1-F2,统计电阻值F1的取值为相同值时出现的次数H，计算电阻值F1的取值为相同值时的 时长I = EXH ;
[0010] 步骤三：将实际电阻值F转换成实际电阻率P ;
[0011] 步骤四：制作GFRP筋混凝土试件，进行标定试验，得到GFRP筋拉伸强度的保留率 及其与电阻率的对应关系；
[0012] 步骤五：根据实际电阻率P从标定试验中得到的GFRP筋拉伸强度的保留率及其 与电阻率的对应关系中，实际电阻率p的具体取值，可分别记作pl、p 2……Pn，找出实 际GFRP筋的拉伸性能保留率Z。
[0013] 本发明一种混凝土中GFRP筋的长期性能监测方法，还可以包括：
[0014] 1、制作GFRP筋混凝土试件，进行标定试验步骤为：
[0015] 步骤一：制作GFRP筋混凝土试件n个，每个试件中安装有一组电极，每组电极包括 电极A、电极B和电极C;
[0016] 步骤二：采用加速方法，利用恒电位仪采集试件在试验周期内的电阻值；
[0017] 步骤三：将电阻值按公式计算成电阻率；
[0018] 步骤四：在时间节点t对GFRP筋混凝土试件的GFRP筋进行张拉试验，得到此时 GFRP筋的拉伸强度Q，计算此时GFRP筋拉伸强度的保留率D = Q/M，其中M为极限抗拉强 度。
[0019] 2、实际GFRP筋的拉伸性能保留率Z为：
[0020] Z = a 1D1 X a 2D2 X a 3D3 X......X a nDn，
[0021] 参数a =实际测量中时长1/标定试验中的时长。
[0022] 有益效果：
[0023] 本发明可以用于对GFRP筋混凝土结构中GFRP筋的服役寿命进行预测。随着实际 监测的进行，会得到GFRP筋性能退化Z随整个检测时间的变化，由于结构服役过程中，服役 环境随四季会有一个周期性的变化，因此在得到一个或几个周期的检测结果之后，可以对 混凝土构件中GFRP筋的寿命进行简单预测，同时可以根据后续监测电阻值的与之前记录 的电阻值，不断调整修正寿命预测的准确性。
【附图说明】
[0024] 图1是实施监测方法的具体装置示意图；
[0025] 图2是实例试件的剖面示意图；
[0026] 图3为混凝土的配合比表；
[0027] 图4为电阻值一GFRP筋拉伸强度退化对应关系（时间对应室温持续1年）。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0029] 本发明所提供的GFRP筋混凝土构件中GFRP筋性能监测的方法是一种无损检测及 预测的方法。在GFRP筋混凝土构件中GFRP筋周围的混凝土中预埋电极，用导线与数据采 集系统相连，并结构Matlab等数据处理软件的使用，对GFRP筋混凝土构件中GFRP筋的性 能进行长期监测。
[0030] 本发明采用的技术方案是：
[0031] 步骤1)将一组三个相同的电极（分别编号为A、B、C)预埋至GFRP筋混凝土中靠 近GFRP筋的位置，记录A、B电极有效面积（S)、A、B电极布置的间距（L)，其中分别将编号 A、B的电极的一端用导线连接至外部恒电位仪，将编号C的电极的两端用导线连接至外部 另一个恒电位仪。可将多组电极布置在不同的关键位置，以实现不同关键位置的监测，如 图1和图2所示，包括电极A1、电极B2、电极C的一端3、电极C的另一端4、混凝土构件5、 GFRP筋6、恒电位仪7、恒电位仪8和计算机9,。
[0032] 步骤2)使用恒电位仪以相同的时间间隔（E)，同时采集并记录（由对应A、B电 极、导线、恒电位仪组成的回路的）电阻值F1与（由对应C电极、导线、恒电位仪组成的回 路的）电阻值F2。
[0033] 由于实际使用过程与电阻值数据采集过程中，环境温度是变化的，而温度变化对 电阻值有明显的影响，因此电极A、B与恒电位仪所成回路采集的电阻值需要排除温度变化 的影响，而电极C与恒电位仪所成回路采集的电阻值正是用于排除温度变化对前一电阻值 的影响。
[0034] 步骤3)将恒电位仪采集的电阻数据传输至计算机，使用计算机计算得到以下两 个对应结果：。结果1 (表示排除温度变化影响的实际电阻值：F)，F = F1-F2。结果2 (表 示同一电阻值在F1在GFRP筋混凝土中出现的时长：1)，此结果需要先计算整理相同电阻值 F1出现的次数H，然后计算得到：I = F1XH。
[0035] 结果1与对应结果2,即为全部采集的不同电阻值F与其出现的时长I的对应成组 数据。另可用如下公式，将电阻值F转化为电阻率值。
[0036] F =pL/s其中的P就是电阻率，L为电极材料的长度，S为电极材料的有效面积。
[0037] 步骤4)标定试验。
[0038] 确定不同混凝土电阻率对应混凝土 GFRP筋构件中GFRP筋的性能退化，需要进行 相关试验标定：
[0039] I)制作GFRP筋混凝土试件若干，将每组电极分别放置到指定位置，同时确定电极 有效面积、大小、间距（可采用与监测试件相同的布置尺寸也可以不同尺寸；该GFRP筋混凝 土试件与带监测的GFRP筋混凝土结构的混凝土类型、组分、龄期相同，GFRP筋的直径、组分 与带监测的GFRP筋混凝土结构