钢筋锈蚀是导致混凝土结构失效的重要原因,它缩短了结构的正常使用寿命,造成了巨额的维修费用。因此,从结构和经济来看,对混凝土结构内钢筋进行长期的锈蚀监测是至关重要的。近年来,国内外对混凝土中钢筋锈蚀无线检测技术进行了许多研究,研发了多种无线传感器用于检测钢筋锈蚀。但无线传感器的感应距离仍需进一步提高,传感器优化布置问题研究还很少。南京航空航天大学研究人员研发了一种无线无源传感器,用于检测混凝土结构内的钢筋锈蚀。本文通过理论和试验研究提出了提高钢筋锈蚀无线传感器的感应强度的方法,并进行无线传感器的优化布置研究,建立了传感器布置效果评价体系。本文的主要内容及结论如下:(1)研究了钢筋环境对电磁场的干扰作用,并提出加入铁氧体磁性材料的解决方案。通过电磁场模拟软件Maxwell建立了钢筋锈蚀无线传感器的模型,对传感器在真空、钢筋、钢筋-铁氧体三种环境中的磁场进行仿真,得出了磁场强度随环境变化的规律,铁氧体磁性材料可以大幅改善传感器在钢筋环境下的感应效果。并通过实验证实了该模拟结果。(2)设计并制作了3根钢筋混凝土受弯构件,每根梁分别埋入3只传感器,进行了高氯离子环境加速锈蚀试验研究。之后对梁进行破拆后提取出传感器,测量了传感器附近的钢筋锈蚀率,测量结果与以前的实验标定数据进行比对分析,研究钢丝替代法的实际效果。(3)通过试验研究了在空气介质中,钢筋锈蚀无线传感器电路中电感、线径、电容、线圈直径和电磁耦合参数ΔU、Δf的关系,提出了增加传感器感应距离的方法。(4)基于现有研究成果,总结濒海环境下混凝土结构中氯离子侵蚀规律。根据钢筋锈蚀的空间变异性引入了随机场方法,建立了结构寿命的预测计算模型。(5)根据工程实际与传感器工作原理确定了传感器的感知模型,以漏检率为优化布置目标,提出了钢筋锈蚀无线传感器的优化布置方法。