双向配筋构件混凝土电阻率现场无损检测修正方法

本发明属于钢筋混凝土无损检测领域，尤其涉及一种双向配筋构件混凝土电阻率现场无损检测修正方法。

背景技术：

1、混凝土电阻率与钢筋腐蚀、氯离子渗透性或裂缝存在等指标密切相关。因此，现场测量钢筋混凝土电阻率，特别是现场测量，是一个最重要的目标。

2、wenner技术因其能够很好地避免电极极化误差，并且还有无损性、快速测量和小巧的设计等优点，逐渐成为实验室和现场电阻率检测的首选。但由于wenner技术的使用是基于材料半无限、各向同性和均质介质上这一假设，但混凝土和钢筋之间的电阻率存在显著差异，混凝土内部钢筋的存在会使得电阻率测量结果产生偏差，造成偏差的影响因素主要包括钢筋直径和混凝土保护层厚度。

3、当前，在大部分工程中，如在大面积的楼板、路面等内部钢筋呈密布式结构，其钢筋结构复杂，布置钢筋网使得混凝土内部钢筋结构形成一个连续的二维或三维受力体系。这种布局能够更均匀地分散荷载，减少局部应力集中，增强了混凝土结构的整体稳定性和承载能力。因此，在众多大型结构工程中均有使用wenner技术进行检测。

4、使用wenner技术在钢筋网结构中进行检测时，配筋结构混凝土电阻率所受影响因素较多，不同的混凝土保护层厚度、钢筋直径、上下层钢筋网分布以及钢筋网密度等参数都会影响混凝土电阻率检测结果的准确性。在测量过程中，上层钢筋分布对wenner技术电阻率检测结果影响较大，造成测量值与真实值相差较大，误差可达37.32％。上述影响因素进一步影响对配筋结构混凝土构件实际腐蚀情况及侵蚀离子渗透情况的判断，导致结构安全性、结构耐久性等性能无法得到充分验证及保障。为了扩大检测方法的应用范围及提升检测方法的准确性，有必要对钢筋网的各种工况进行全面研究，通过修正以后，可以将wenner技术测量电阻率误差控制在5％以内。

5、目前尚没有一种针对wenner技术检测双向分布钢筋影响下混凝土电阻率的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种双向配筋构件混凝土电阻率现场无损检测修正方法，该方法操作简单、便捷。通过确定混凝土的长宽高尺寸、以及混凝土中钢筋直径和混凝土保护层厚度，根据相应比例关系得到尺寸效应电阻率修正系数表和双向分布钢筋存在下混凝土电阻率修正系数拟合公式，在实际测量时，通过查表法换算得到钢筋混凝土的真实电阻率，实时掌握钢筋混凝土的耐久性能。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、一种双向配筋构件混凝土电阻率现场无损检测修正方法，包括：

4、对待检测钢筋混凝土构件进行表面平滑处理；所述钢筋混凝土构件内部设有双向单层分布的钢筋网格；

5、在待检测钢筋混凝土构件平行于钢筋网格的表面沿钢筋任一轴线方向安装wenner电极，根据wenner电极的安装表面和排列方向确定并测量待检测混凝土构件的长、宽、高、构件中钢筋网格的钢筋直径、钢筋网格间距(网格横向和纵向间距一致)、混凝土保护层厚度和电极间距；

6、基于wenner技术测量得到混凝土电阻率初始值，通过查找尺寸效应电阻率修正系数表、钢筋网格修正系数拟合公式得到尺寸效应修正系数和钢筋网格修正系数，根据修正系数和混凝土电阻率初始值计算得到修正后的真实电阻率。

7、进一步地，所述基于wenner技术测量得到混凝土电阻率初始值时，需测量多次取均值。

8、进一步地，所述wenner电极与待检测钢筋混凝土构件表面的接触处涂抹导电膏。

9、进一步地，所述wenner电极布置在待检测钢筋混凝土构件表面的中心区域。

10、进一步地，将wenner电极排列方向视为被检测钢筋混凝土构件的长度方向，将布置wenner电极的钢筋混凝土表面内垂直于wenner电极排列方向视为被检测钢筋混凝土构件的宽度方向，将垂直于布置wenner电极的钢筋混凝土表面的方向视为被检测混凝土构件的高度方向，将布置wenner电极的混凝土表面至钢筋网格上表面的距离视为被检测混凝土的保护层厚度。

11、进一步地，所述尺寸效应电阻率修正系数表的构建方法为：

12、建立不含钢筋的混凝土有限元模型，设置混凝土构件的电阻率基准值；

13、按照l/s：w/s：h/s从4：1：1至10：10：10正交设计，通过有限元分析得到不同尺寸比例设计下的电阻率模拟值，引入尺寸效应修正系数，根据电阻率模拟值和电阻率基准值计算尺寸效应修正系数，构建混凝土电阻率修正系数表；其中l、w、h、s分别为混凝土构件的长、宽、高与电极间距；

14、不含钢筋的混凝土有限元模型的控制方程如下：

15、

16、边界条件为：

17、n·j＝0

18、其中，ρ是电阻率，v是电势，n是混凝土构件安装wenner电极的表面法向量，j是域内封闭表面的电流密度矢量；

19、考虑混凝土材料均匀且各向同性，

20、进一步地，通过查找混凝土电阻率修正系数表得到尺寸效应修正系数时，若待检测混凝土构件尺寸与电极间距的比例关系非整数比，尺寸效应修正系数采用三线性插值计算得到；若混凝土尺寸与电极间距的比例关系超出10：10：10，尺寸效应修正系数为1。

21、进一步地，所述钢筋网格修正系数拟合公式的构建方法为：

22、建立含钢筋网格的混凝土有限元模型，设置钢筋混凝土构件的混凝土电阻率基准值；

23、按照钢筋网格中的钢筋直径d从最小值dmin到最大值dmax，混凝土保护层厚度c从最小值cmin到最大值cmax进行正交设计，通过有限元分析得到钢筋网格中基于不同钢筋网格间距情况下，不同钢筋直径和混凝土保护层厚度设计下的电阻率模拟值，根据电阻率模拟值和电阻率基准值的关系，构建钢筋网格修正系数拟合公式；

24、所述含钢筋网格的混凝土有限元模型的控制方程如下：

25、

26、边界条件为：

27、n·j＝0

28、其中，ρ是电阻率，v是电势，n是待检测钢筋混凝土构件安装wenner电极的表面法向量，j是域内封闭表面的电流密度矢量。

29、进一步地，双向分布钢筋的混凝土构件中，针对固定的钢筋网格间距，任一标准直径下的钢筋网格对应一个钢筋网格修正系数拟合公式，所述钢筋网格修正系数拟合公式为钢筋网格修正系数与混凝土保护层厚度、电极间距的关系式。

30、进一步地，所述待检测钢筋混凝土构件为薄壁、板或梁柱构件，具备长方体结构。测试时，根据现场检测对象选定适合的wenner电极尺寸、电极间距、电流大小等。本研究的有益效果是：

31、本发明研究了一种双向配筋构件混凝土电阻率现场无损检测修正方法。将尺寸效应影响下的电阻率修正系数和钢筋网格影响下的修正系数引入到wenner技术检测含钢筋网格的混凝土电阻率中，降低误差，能够很好地掌握钢筋混凝土构件耐久性能，且为无损检测方法，具有方便，快捷的特点，克服了传统的破型检测导致的经济浪费。