近年來混凝土中鋼筋的腐蝕已成為最受關(guān)注的耐久性問題之一,地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其服役的地下巖土環(huán)境具有復雜性、多樣性、多變性的特點,與大氣環(huán)境下的工業(yè)和民用建筑相比,存在的腐蝕問題更為突出,直接威脅著地下工程中幾乎所有建筑物和構(gòu)筑物的耐久性和安全性。目前應用于鋼筋腐蝕監(jiān)測的技術(shù)大多使用傳統(tǒng)的電子類傳感器,這類傳感器都已經(jīng)是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕之后才能給出腐蝕信息,并且由于地下腐蝕環(huán)境復雜,使得傳統(tǒng)傳感器無法長期穩(wěn)定工作。本文提出利用長周期光纖光柵傳感器的耐腐蝕性、高靈敏度、能夠分布式傳感等優(yōu)點,采用仿真軟件進行光譜傳輸模擬,找到傳感性能最佳時的光柵刻寫參數(shù)以及光子晶體光纖構(gòu)造參數(shù)。主要研究成果如下:（1）根據(jù)混凝土碳化和氯離子侵蝕機理,得出了長周期光纖光柵傳感器應用于鋼筋腐蝕監(jiān)測時的目標介質(zhì)及其臨界值:對于碳化作用,pH=9和pH=15分別是鈍化膜完全破壞和開始破壞的值;對于氯離子侵蝕作用,--[Cl]/[OH]的臨界值由擬合函數(shù)給出。（2）通過商業(yè)仿真軟件OptiGrating4.2.2對LPG光譜特性進行模擬分析,分別模擬了LPG的溫度、應變、折射率傳感特性,通過模擬LPG對于... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋼筋的腐蝕現(xiàn)象

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文精度、高波長分辨率、大動態(tài)范圍、寬功率量程、快速測量等優(yōu)點，并且適用于單模和多模光。這些先進儀器設備的應用，保證了科學研究的準確和嚴謹，并且促進了光纖光柵傳感技術(shù)的高速發(fā)展。在光纖光柵的具體應用方面，已有的產(chǎn)品包括光纖反饋腔、光纖激光器、激光二極管等，此外利用光纖光柵的各種傳感特性也能用于檢測應力、應變、溫度、溶液濃度、濕度等諸多物理化學量的光纖傳感器及各種傳感監(jiān)測網(wǎng)絡[11, 12]。光纖傳感器種類繁多，能以高分辨率測量許多物理及化學參數(shù)，與常規(guī)的機電傳感器相比具有很多的優(yōu)勢。如防爆、抗電磁干擾、抗輻射、耐腐蝕、耐高溫、體積小、重量輕、使用靈活方便等，并且能很好地在地下復雜巖土條件下工作。圖 1-2 所示為加拿大光纖光柵技術(shù)公司 O-ELAND 的兩類光纖傳感器，(a)為溫度傳感器 OETMS-100A，(b)為濕度傳感器 OEFHS-100A。

圖 1-3 層層靜電自組裝技術(shù)（layerbylayerESA）示意圖蝕監(jiān)測領域，最早 1995 年 Bennett[13]提出利用光纖蝕傳感器，但是該傳感器只會在鋼筋斷裂時發(fā)出預警監(jiān)測。2000 年，黎學明[15]等開發(fā)了利用腐蝕敏感膜傳感器是在光纖包層上鍍膜，當腐蝕發(fā)生時，該薄變化會使得光纖的應力狀態(tài)或者包層模式折射率發(fā)光信號變化，并顯示在光譜上，通過光譜特征值的變1 年 Gao Junqi[15]等研究光纖布拉格光柵監(jiān)測鋼筋腐方法。2016 年張俊[17]等提出針對航空航天領域鋁合，提出了一種基于鋁質(zhì)細管結(jié)構(gòu)的預載荷型光纖光柵體光纖光柵傳感器光纖(Photonic Crystal Fiber ,PCF)是一種具有特殊構(gòu)個與光纖軸向平行的微孔[18]，微孔是實心或者空心光纖導光機理的不同，可將 PCF 分為兩類，即折射 1-4(a)),和光子帶隙導光型(Photonic Band Gap, PBG

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光譜特征分析的光纖光柵腐蝕傳感器研究[J]. 張俊,曾捷,王博,王文娟,梁大開,劉曉穎.  光譜學與光譜分析. 2016(03)
[2]碳化對混凝土微觀結(jié)構(gòu)的影響研究[J]. 齊廣政,元成方,牛荻濤.  山西建筑. 2015(18)
[3]氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)氯離子擴散模型研究[J]. 蔣萌,陸宏健,寇新建,李林林.  混凝土. 2013(05)
[4]對混凝土耐久性模型的思考——兼與《評價高性能混凝土耐久性綜合指標》作者商榷和討論[J]. 楊錢榮,黃士元.  混凝土. 2008(04)
[5]改進的光纖光柵多層膜分析方法[J]. 韓群,呂可誠,李乙鋼.  光電子·激光. 2003(01)
[6]光纖傳感器對混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕監(jiān)測的研究[J]. 黎學明,陳偉民,黃宗卿,黃尚廉.  光電子·激光. 2001(10)
[7]長周期光纖光柵導模與包層模的耦合分析[J]. 孔梅,周文,湯偉中.  光學學報. 1999(03)
[8]混凝土部分碳化區(qū)長度的分析與計算[J]. 蔣利學,張譽.  工業(yè)建筑. 1999(01)
[9]基于碳化機理的混凝土碳化深度實用數(shù)學模型[J]. 張譽,蔣利學.  工業(yè)建筑. 1998(01)
[10]一般大氣環(huán)境下混凝土強度經(jīng)時變化模型[J]. 牛荻濤,王慶霖.  工業(yè)建筑. 1995(06)

博士論文
[1]宏彎曲塑料光纖折射率傳感特性研究[D]. 景寧.吉林大學 2015
[2]新結(jié)構(gòu)型長周期光纖光柵制作及特性研究[D]. 白志勇.南開大學 2014

碩士論文
[1]混凝土碳化及其對地下結(jié)構(gòu)力學性能的影響研究[D]. 何薇.西南交通大學 2013
[2]光子晶體光纖倐逝波傳感的特性研究[D]. 張良.北京交通大學 2010
[3]鋼筋腐蝕機理及氯離子影響機制的研究[D]. 劉玉.廈門大學 2007
[4]混凝土中氯離子濃度確定及耐蝕劑的作用[D]. 劉芳.浙江大學 2006



本文編號：2922818