CN115165971A - 一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，包括机敏材料传感器单元的制备、预制位置、检测监测方法和损伤情况评定；在不影响混凝土结构受力及保护层的前提下，将机敏材料传感器单元安装在混凝土结构物受力或腐蚀风险位置，通过检测电压及电流，获取机敏材料传感器单元的电阻值，实现混凝土结构物内部损伤的快速检测，同时可以建立监测系统，将监测电阻值利用有线或无线方式传输至监测平台实现实时监测功能，检测与监测结果可以评估混凝土结构物的剩余承载能力、使用寿命或材料耐久性；本发明方法易于操作，方便工程人员使用，相较其他损伤检测方法成本较低，对混凝土结构设计及使用影响较小。

Description

一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估 方法

技术领域

本发明涉及一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，属于混凝土结构损伤检测领域。

背景技术

21世纪以来，随着中国经济高速的发展，基础设施的建设也随之加快了脚步，混凝土已经广泛应用于道路、桥梁、建筑等领域。但混凝土工程结构会由于材料本身老化、过度使用、环境侵蚀、缺乏维护等因素的影响而损坏失效，威胁到人民的生命财产安全。因此进行有关混凝土基础设施健康状况检测评估是一项涉及国家可持续发展的重要科学技术问题。

混凝土结构物耐久性既包含与力学疲劳损伤相关的耐久性，又包含与材料腐蚀相关的耐久性。实际工程中，混凝土结构的劣化往往从材料层面开始，大量混凝土结构物的耐久性问题都是由于材料损伤而不是结构受力。混凝土结构物的力学疲劳损伤或腐蚀损伤均会造成内部微裂缝或微孔隙的变化，也是进行混凝土力学或材料损伤检测的依据之一。

常规电阻应变片、光纤传感器只能监测混凝土结构的受力状态，对其损伤程度进行间接评估，无法评估混凝土材料腐蚀退化的问题，并且安装传感器部位的混凝土一旦出现损伤(微裂纹)，会导致传感器失效，变形监测无法进行。目前原位碳化深度试验为破损试验，劳动强度大且不适用于现场检测，一些无损检测则需要技术水平高的操作人员与数据分析人员，且检测装置成本较高。如渗透性试验效率低、只能评估表面混凝土材料，超声波、X射线等方式可对结构局部进行检查，但是对大型复杂结构工程则不适用。

近年来，作为机敏材料主要分支之一的导电混凝土，凭借其良好的导电性能和自感知能力在混凝土工程中得到了广泛应用。导电混凝土是通过在混凝土基体中加入一些导电填料如碳纤维、钢纤维或石墨等，在混凝土复合材料内部形成广泛的导电网络。当混凝土结构出现力学或材料微观构成损伤时，其电学性能也相应地发生变化。作为一种结构——功能一体化的机敏材料可以赋予混凝土基础设施原位感知能力。因此可以借助机敏材料设计一种新的评估方式以检测混凝土结构物的力学性能与腐蚀程度。

发明内容

本发明提供一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，利用导电混凝土的自感应能力直接反应混凝土内部材料的损伤特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：配制用于制备传感器单元的机敏材料，所述机敏材料包括水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、减水剂、水、碳纤维以及钢纤维；

步骤S2：将机敏材料装入模具，模具内插入四个顺次排布的电极，四个电极均垂直于地面设置，且相邻的电极之间有间距，每个电极的顶部伸出模具，同时在每个电极的顶部布置接线头，接线头通过导线与计算机连接；

步骤S3：将若干传感器单元预制于混凝土板或者混凝土梁或者混凝土柱上形成混凝土结构物，并对混凝土结构物中的传感器单元持续养护；

步骤S4：对混凝土结构物布置永久荷载，定义四个顺次排布的电极分别为第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，第一电极和第四电极之间连接电流表和滤波器，第二电极和第三电极之间连接电压表和滤波器，两个滤波器均通过远程恒压电源获取电信号，电压表与电流表将采集到的数据传送至计算机处进行计算处理，得到初始状态传感器单元的电阻率，记为ρ₀；

步骤S5：设定传感器相对电阻率变化率的安全阈值，定义为f_i，获取混凝土结构物在有载环境、无载环境以及腐蚀环境下，传感器单元相对电阻率变化率FCR，定义为f，当电阻率变化率f高于设定的安全阈值f_i时，报警装置发出警报；

步骤S6：在对传感器单元相对电阻率变化率FCR实时监测或周期监测时，计算机计算出FCR值与当前环境安全阈值f_i的比值，定义为R，根据R值对混凝土结构物的剩余承载力或剩余寿命评估；

作为本发明的进一步优选，步骤S1中的机敏材料中，各个组分的重量比为水泥：矿粉：粉煤灰：粗骨料：细骨料：减水剂：水：碳纤维：钢纤维＝1：0.2：0.06：1.8：2.3：0.03：0.38：0.006：0.027；

作为本发明的进一步优选，所述的碳纤维为长度为6mm，直径为7μm的无胶PAN基碳纤维；

所述的钢纤维为长度为1cm，直径为0.8mm的镀铜钢纤维；

所述的水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；

所述的粉煤灰为标准的Ⅰ级粉煤灰；

所述的矿粉为S105级矿粉；

所述的粗骨料为粒径粒级5～10mm的碎石；

所述的细骨料为细度模数2.51的中砂；

所述的减水剂为聚羧酸液体高效减水剂，其减水效率范围为20％～30％；

作为本发明的进一步优选，步骤S2中，所述电极为孔径10mm、丝径1mm的镀锌不锈钢丝网；

作为本发明的进一步优选，步骤S3中，当将传感单元预制于混凝土板时，在混凝土板的板角位置以及板边中间位置布设传感器单元；

当将传感器单元预制于混凝土梁时，以混凝土梁的两个板边作为顶面与底面，在顶面的中心位置、底面的中心位置布设传感器单元；

当将传感器单元预制于混凝土柱时，在混凝土柱表面平行于跨度方向的位置布设传感器单元；

作为本发明的进一步优选，步骤S3中，传感器单元表面拉毛，在混凝土结构物表面喷洒混凝土水性环氧粘结层，持续喷洒28天；

作为本发明的进一步优选，拉毛采用切槽法，具体为通过人工或者机械在传感器单元表面按照预设深度进行间隔切槽，形成的槽深为2-5mm，槽的平宽度为10-15mm；

作为本发明的进一步优选，步骤S4-步骤S5中，实时监测的电阻率变化率FCR为

公式(1)中，ρ₀为初始状态传感器单元的电阻率，Δρ为电阻率相对初始状态传感器单元电阻率的变化值；

设定有载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₁；设定无载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₂；设定腐蚀环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃，其中，f₁、f₂以及f₃由基于大量试验拟合标定的经验公式

中选取相应的损伤值计算得到；

作为本发明的进一步优选，步骤S6中，对传感器单元相对电阻率变化率FCR进行的周期监测是指按照每月或者每个季度或者每年等时间时间进行检测；

作为本发明的进一步优选，在有载环境中，混凝土结构物的剩余承载力为

Q_r＝y(R，Q) (2)

公式(2)中，Q_r为剩余承载力，Q为混凝土结构物当前状态所受荷载，

f₁为在有载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f为电阻率变化率；

在无载环境和腐蚀环境中，混凝土结构物的剩余寿命为

T_r＝z(R，T) (3)

公式(3)中，T_r为混凝土结构物的剩余寿命，T为混凝土结构物当前已服役时间，

f为电阻率变化率，f₂为无载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f₃为腐蚀环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明评估方法采用的传感器单元，为内设机敏材料的水泥基复合材料，与混凝土构件具有较佳的相容性，且掺加其中的碳纤维能够改善混凝土基体抗拉、抗弯和抗冲击韧性，掺加其中的钢纤维能够增强基体抗压、抗折强度，对试验用的混凝土结构物的力学性能并无较大的不良影响；

2、本发明提供的评估方法相较于现有技术中采用智能监测传感器的测量方法，具有成本较低、原材料廉价易得等特点，耐久性较佳，评估方法采用的传感器单元制备方法简单，配套的检测方法简单易操作，对操作者要求不高；

3、本发明提供的评估方法对于混凝土结构物的关键或高风险部位可进行实时监测，对需要长期服役的混凝土结构物能够实现周期检测或专项检测，提高了混凝土结构物的使用安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的传感器单元结构示意图；

图2是本发明提供的将优选实施例的传感器单元应用于混凝土板的设计示意图；

图3是本发明提供的将优选实施例的传感器单元应用于混凝土梁的设计示意图；

图4是本发明提供的将优选实施例的传感器单元应用于混凝土柱的设计示意图；

图5是本发明提供的优选实施例进行监测检测的方法示意图；

图6是本发明提供的优选实施例进行损伤监测检测的工作流程示意图；

图7是传感器单元应用于混凝土板时模拟有载状态下FCR值变化情况示意图；

图8是传感器单元应用于混凝土梁时模拟无载状态下FCR值变化情况示意图；

图9是传感器单元应用于混凝土柱时在腐蚀环境下FCR值变化情况示意图；

图中：1为第一电极，2为第二电极，3为第三电极，4为第四电极，5为传感器单元，6为接线头，7为导线，8为混凝土板，9为混凝土梁，10为混凝土柱，11为远程恒压电源，12为滤波器，13为电压表，14为电流表。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

现有技术中关于检测混凝土结构的力学或材料损伤问题，常常依赖的是常规电阻应变片、光纤传感器，然而这些部件仅仅只能监测混凝土结构的受力状态，而混凝土结构内部的材料损伤却无法进行监测，同时若电阻应变片或者光纤传感器出现损伤，导致传感器失效，变形监测同样无法进行。

基于上述问题，本申请提供一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其采用的是内设机敏材料的传感器单元5，这种传感器单元电阻率低至100～200Ω·cm左右，导电纤维均匀地分布在传感器单元基体中，赋予其损伤自感知能力。当将上述传感器单元应用于混凝土板8或者混凝土梁9或者混凝土柱10时，由于机敏材料的设置使传感器单元与混凝土材料性质相近，在不影响混凝土结构受力及保护层的前提下，能够直接反映混凝土力学以及腐蚀损伤程度。因此，在力学损伤或者腐蚀损伤的情况下，传感器单元发生微变形导致自身电阻发生变化，当电阻变化量达到一定值时，即可认为传感器单元内部的损伤达到一定值。当然这个时候的电阻-荷载变化在荷载较小时是可逆的，但是依旧不能够恢复至初始电阻值，混凝土结构物在无载状态下，残余的电阻值能够反映出传感器单元内部的损伤累积情况。

而多次的室内试验研究也证明通过本申请的评估方法获取的传感器单元相对电阻率变化率(FCR)的变化结果与混凝土冻融耐久性具有较好的相关性。接下来阐述本申请提供的评估方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：配制用于制备传感器单元的机敏材料，所述机敏材料包括水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、减水剂、水、碳纤维以及钢纤维。

步骤S2：将机敏材料装入模具，模具内插入四个顺次排布的电极，四个电极均垂直于地面设置，且相邻的电极之间有间距，每个电极的顶部伸出模具，同时在每个电极的顶部布置接线头6，接线头通过导线7与计算机连接。

步骤S3：将若干传感器单元预制于混凝土板或者混凝土梁或者混凝土柱上形成混凝土结构物，并对混凝土结构物中的传感器单元持续养护。

步骤S4：对混凝土结构物布置永久荷载，定义四个顺次排布的电极分别为第一电极1、第二电极2、第三电极3以及第四电极4，图5所示，第一电极和第四电极之间连接电流表和滤波器12，第二电极和第三电极之间连接电压表13和滤波器，如图6给出的工作流程示意图，两个滤波器均通过远程恒压电源11获取电信号，电压表与电流表14将采集到的数据传送至计算机处进行计算处理，得到初始状态传感器单元的电阻率，记为ρ₀。

步骤S5：设定传感器相对电阻率变化率的安全阈值，定义为f_i，获取混凝土结构物在有载环境、无载环境以及腐蚀环境下，传感器单元相对电阻率变化率FCR，定义为f，当电阻率变化率f高于设定的安全阈值f_i时，报警装置发出警报。

实时监测的电阻率变化率FCR为

公式(1)中，ρ₀为初始状态传感器单元的电阻率，Δρ为电阻率相对初始状态传感器单元电阻率的变化值；

设定有载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₁；设定无载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₂；设定腐蚀环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃，其中，f₁、f₂以及f₃由基于大量试验拟合标定的经验公式

中选取相应的损伤值计算得到。

步骤S6：在对传感器单元相对电阻率变化率FCR实时监测或周期监测(这里的周期监测是指按照每月或者每个季度或者每年等时间时间进行检测)时，计算机计算出FCR值与当前环境安全阈值f_i的比值，定义为R，根据R值对混凝土结构物的剩余承载力或剩余寿命评估；具体的是

在有载环境中，混凝土结构物的剩余承载力为

Q_r＝y(R，Q) (2)

公式(2)中，Q_r为剩余承载力，Q为混凝土结构物当前状态所受荷载，

f₁为在有载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f为电阻率变化率；

在无载环境和腐蚀环境中，混凝土结构物的剩余寿命为

T_r＝z(R，T) (3)

公式(3)中，T_r为混凝土结构物的剩余寿命，T为混凝土结构物当前已服役时间，

f为电阻率变化率，f₂为无载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f₃为腐蚀环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃。

本申请提供的传感器单元能够预制于混凝土板或者混凝土梁或者混凝土柱上形成混凝土结构物，在对各个实施例进行阐述前，先确定本申请提供的内置在传感器单元内的机敏材料各个组分配比，为了获得试验中最佳的理想状态，各个组分的重量比为水泥：矿粉：粉煤灰：粗骨料：细骨料：减水剂：水：碳纤维：钢纤维＝1：0.2：0.06：1.8：2.3：0.03：0.38：0.006：0.027。同时限定了各种材料的种类类别，碳纤维为长度为6mm，直径为7μm的无胶PAN基碳纤维；钢纤维为长度为1cm，直径为0.8mm的镀铜钢纤维；水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；粉煤灰为标准的Ⅰ级粉煤灰；矿粉为S105级矿粉；粗骨料为粒径粒级5～10mm的碎石；细骨料为细度模数2.51的中砂；减水剂为聚羧酸液体高效减水剂，其减水效率范围为20％～30％。

在对传感器单元制备过程中，考虑到导电纤维的分散，本申请提供的优选实施例中选择甲基纤维素作为分散剂，最终对确定的机敏材料组分进行制备的流程如下：先将部分水和分散剂倒入砂浆搅拌机，待分散剂溶解后，加入碳纤维搅拌三分钟，充分分散后，加入粉煤灰和水泥搅拌三分钟；同时将碎石、中砂、矿粉、钢纤维倒入混凝土搅拌机干拌三分钟，再将分散好的碳纤维浆体加入到混合物中，并加入剩余水和减水剂，共同快速搅拌三分钟后倒出装模，同时插入四个孔径为10mm、丝径为1mm的镀锌不锈钢丝网电极，形成图1所示的传感器单元。传感器单元尺寸设计为40mm×40mm×160mm，电极尺寸设计为40mm×40mm×60mm，为了方便阐述，这里以图1视角为例，从左至右开始分别定义各个电极为第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，外置位的第一电极和第四电极分别距离所在传感器单元的端面20mm，内置位的第二电极和第三电极分别距两端面60mm，再将四个电极裸出部分设置接线头以便接至电路。

传感器单元表面拉毛，拆模养生28天后，使用切槽法将传感器单元表面按一定深度进行间隔切槽，每个切槽的槽深为2～5mm，切槽的平宽度为10～15mm，喷洒新旧混凝土水性环氧粘结层，以提高传感器单元表面与混凝土的粘结性能。

实施例1：

图2所示，将优选的传感器单元设置于混凝土板的板角位置以及板边中间位置，一共设置六块传感器单元，平行于较长的板边方向。在混凝土板养生结束后，实施例1采用施加均布荷载来模拟有载环境下的损伤实时监测。

本实例测得六个传感器单元初始平均电阻率ρ₀为112.5Ω·cm，施加均布荷载从0kN/m²开始，而后开始以每秒0.5kN/m²的速度增加，计算机默认有载状态，并在荷载施加的同时实时计算FCR值，并与安全阈值f₁比对，高于此值则报警反馈。

本实例模拟有载环境下混凝土结构物的损伤实时监测，通过初始电阻率和电压表、电流表采集的数据计算图7所示的实时FCR值变化情况，将电信号再通过有线或无线的方式传输到监测平台，在监测力学损伤的同时，实现对混凝土结构物剩余承载力评估。

实施例2：

图3所示，将优选的传感器单元设置于内设于混凝土梁的顶面中部和底面中部，一共设置两块传感器单元，这里的顶面与底面是以图2视图角度定义的，平行于跨度方向。在混凝土梁养生结束后，实施例2施加等应力幅值循环荷载，并在荷载为0时检测FCR值，以此模拟正常使用状态下的周期损伤检测。

本实例测得两个传感器单元初始平均电阻率ρ₀为115.7Ω·cm，设定应力幅值为5MPa。而后每次循环结束后，人为判定为无载状态，检测FCR值，并与安全阈值f₂比对形成如图8所示的对比图。预设至循环次数后，FCR高于此值触发报警系统报警。

本实例模拟正常使用状态下混凝土结构物的力学损伤检测，同时还能对混凝土结构物的剩余使用寿命进行预测评估。

实施例3：

图4所示，将优选的传感器单元设置于混凝土柱的表面中部，一共设置两块传感器单元。养生结束后，置于硫酸盐溶液中进行腐蚀损伤试验，并测量初始平均电阻率ρ₀为105.9Ω·cm，在腐蚀试验过程中，进行周期检测，每季度检测一次FCR值，并与安全阈值f₃比对，形成如图9所示的对比图。一定检测次数后，FCR高于此值触发报警系统报警。

本实例模拟腐蚀环境下混凝土结构物的损伤周期检测，同时还能对混凝土结构物的材料耐久性进行评估。

通过上述各个实施例的阐述，可知本申请提供的评估方法可以对混凝土结构物进行实时监测与检测，将检测与监测结果用以评估混凝土结构物的剩余承载力、使用寿命或者材料的耐久性。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：配制用于制备传感器单元的机敏材料，所述机敏材料包括水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、减水剂、水、碳纤维以及钢纤维；

步骤S2：将机敏材料装入模具，模具内插入四个顺次排布的电极，四个电极均垂直于地面设置，且相邻的电极之间有间距，每个电极的顶部伸出模具，同时在每个电极的顶部布置接线头，接线头通过导线与计算机连接；

步骤S3：将若干传感器单元预制于混凝土板或者混凝土梁或者混凝土柱上形成混凝土结构物，并对混凝土结构物中的传感器单元持续养护；

步骤S4：对混凝土结构物布置永久荷载，定义四个顺次排布的电极分别为第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，第一电极和第四电极之间连接电流表和滤波器，第二电极和第三电极之间连接电压表和滤波器，两个滤波器均通过远程恒压电源获取电信号，电压表与电流表将采集到的数据传送至计算机处进行计算处理，得到初始状态传感器单元的电阻率，记为ρ₀；

步骤S5：设定传感器相对电阻率变化率的安全阈值，定义为f_i，获取混凝土结构物在有载环境、无载环境以及腐蚀环境下，传感器单元相对电阻率变化率FCR，定义为f，当电阻率变化率f高于设定的安全阈值f_i时，报警装置发出警报；

步骤S6：在对传感器单元相对电阻率变化率FCR实时监测或周期监测时，计算机计算出FCR值与当前环境安全阈值f_i的比值，定义为R，根据R值对混凝土结构物的剩余承载力或剩余寿命评估。

2.根据权利要求1所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S1中的机敏材料中，各个组分的重量比为水泥：矿粉：粉煤灰：粗骨料：细骨料：减水剂：水：碳纤维：钢纤维＝1：0.2：0.06：1.8：2.3：0.03：0.38：0.006：0.027。

3.根据权利要求2所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：所述的碳纤维为长度为6mm，直径为7μm的无胶PAN基碳纤维；

所述的钢纤维为长度为1cm，直径为0.8mm的镀铜钢纤维；

所述的水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；

所述的粉煤灰为标准的Ⅰ级粉煤灰；

所述的矿粉为S105级矿粉；

所述的粗骨料为粒径粒级5～10mm的碎石；

所述的细骨料为细度模数2.51的中砂；

所述的减水剂为聚羧酸液体高效减水剂，其减水效率范围为20％～30％。

4.根据权利要求3所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S2中，所述电极为孔径10mm、丝径1mm的镀锌不锈钢丝网。

5.根据权利要求4所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S3中，当将传感单元预制于混凝土板时，在混凝土板的板角位置以及板边中间位置布设传感器单元；

当将传感器单元预制于混凝土梁时，以混凝土梁的两个板边作为顶面与底面，在顶面的中心位置、底面的中心位置布设传感器单元；

当将传感器单元预制于混凝土柱时，在混凝土柱表面平行于跨度方向的位置布设传感器单元。

6.根据权利要求5所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S3中，传感器单元表面拉毛，在混凝土结构物表面喷洒混凝土水性环氧粘结层，持续喷洒28天。

7.根据权利要求6所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：拉毛采用切槽法，具体为通过人工或者机械在传感器单元表面按照预设深度进行间隔切槽，形成的槽深为2-5mm，槽的平宽度为10-15mm。

8.根据权利要求7所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S4-步骤S5中，实时监测的电阻率变化率FCR为

公式(1)中，ρ₀为初始状态传感器单元的电阻率，Δρ为电阻率相对初始状态传感器单元电阻率的变化值；

设定有载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₁；设定无载环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₂；设定腐蚀环境下，传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃，其中，f₁、f₂以及f₃由基于大量试验拟合标定的经验公式

中选取相应的损伤值计算得到。

9.根据权利要求8所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：步骤S6中，对传感器单元相对电阻率变化率FCR进行的周期监测是指按照每月或者每个季度或者每年等时间时间进行检测。

10.根据权利要求9所述的基于机敏材料的混凝土结构物力学与腐蚀损伤检测评估方法，其特征在于：在有载环境中，混凝土结构物的剩余承载力为

Q_r＝y(R，Q) (2)

公式(2)中，Q_r为剩余承载力，Q为混凝土结构物当前状态所受荷载，

f₁为在有载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f为电阻率变化率；

在无载环境和腐蚀环境中，混凝土结构物的剩余寿命为

T_r＝z(R，T) (3)

公式(3)中，T_r为混凝土结构物的剩余寿命，T为混凝土结构物当前已服役时间，

f为电阻率变化率，f₂为无载环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值，f₃为腐蚀环境下传感器相对电阻率变化率的安全阈值为f₃。

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