[發(fā)明專利]檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073383.4
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101726525A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高小建;楊英姿;張劍;鄧宏衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N27/406
• 分類號: G01N27/406
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢志銘

1.一種檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器，所述傳感器包括傳感器 筒體(1)、環(huán)形銀絲(2)、輸入銅導線(3)、輸出銅導線(4)、微膨脹纖維水 泥半透膜層(5)、堿性凝膠層(6)、二氧化錳層(7)、金屬桶體(8)和絕緣 密封膠層(9)，其特征在于：所述傳感器筒體(1)外壁的下部沿傳感器筒體 (1)的圓周方向開有環(huán)形凹槽(1-1)，所述傳感器筒體(1)外壁沿高度方向 開有軸向凹槽(1-2)，且所述環(huán)形凹槽(1-1)與所述軸向凹槽(1-2)連通， 所述環(huán)形銀絲(2)套裝在傳感器筒體(1)的環(huán)形凹槽(1-1)內(nèi)，所述輸入 銅導線(3)的下部位于軸向凹槽(1-2)內(nèi)，且所述輸入銅導線(3)的下端 與環(huán)形銀絲(2)固接，所述微膨脹纖維水泥半透膜層(5)、堿性凝膠層(6) 和二氧化錳層(7)由下至上依次設(shè)置在傳感器筒體(1)內(nèi)，所述金屬桶體(8) 由金屬筒體(8-1)和金屬端蓋(8-2)構(gòu)成，所述金屬端蓋(8-2)固裝在金 屬筒體(8-1)的上端，所述金屬筒體(8-1)設(shè)置在二氧化錳層(7)與傳感 器筒體(1)之間，所述金屬端蓋(8-2)位于二氧化錳層(7)的上端面上， 所述輸出銅導線(4)的下端固裝在金屬端蓋(8-2)的上端面的中部，所述金 屬端蓋(8-2)的上端面上涂有絕緣密封膠層(9)，所述傳感器筒體(1)為絕 緣材料制成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器，其特 征在于：所述傳感器筒體(1)的長度為30～50mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器， 其特征在于：所述傳感器筒體(1)的材料由硬質(zhì)PVC塑料制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器，其特 征在于：所述傳感器還包括二～四層銅絲網(wǎng)(7-2)，所述二氧化錳層(7)由 三～五層二氧化錳圓餅體(7-1)構(gòu)成，三～五層二氧化錳圓餅體(7-1)由上 至下依次設(shè)置，且每兩個二氧化錳圓餅體(7-1)之間設(shè)有一層銅絲網(wǎng)(7-2)， 每層銅絲網(wǎng)(7-2)的四周與金屬桶體(8)的內(nèi)壁相接觸。

5.一種權(quán)利要求1、2或4所述的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器 的制備方法，其特征在于檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器的制備方法步 驟如下：

步驟一、選取長度為30～50mm的硬質(zhì)PVC塑料管，其中外徑為8～12mm、 壁厚為1～1.5mm；在硬質(zhì)PVC塑料管底端沿硬質(zhì)PVC塑料管的圓周方向加工 一個環(huán)形凹槽(1-1)，其中環(huán)形凹槽(1-1)的中心線到硬質(zhì)PVC塑料管底端 面的距離是3～6mm，環(huán)形凹槽(1-1)的深度0.5～0.8mm、環(huán)形凹槽(1-1) 寬度為0.8～1.2mm；

步驟二、將硬質(zhì)PVC塑料管內(nèi)壁的上下兩端用粗砂紙打磨；

步驟三、選取直徑為0.5～1.0mm的高純度銀絲，銀絲純度為99.999％， 選取銀絲的長度為30～40mm，然后將輸入銅導線(3)的下端焊接在銀絲上， 保證銀絲與輸入銅導線(3)垂直，并在焊接處用環(huán)氧樹脂進行絕緣密封；

步驟四、待環(huán)氧樹脂膠固化后，先采用粗砂紙對銀絲表面進行打磨，然 后采用細砂紙對銀絲表面進行打磨，除掉銀絲表面氧化層，將銀絲彎成環(huán)形固 定在環(huán)形凹槽(1-1)內(nèi)，將輸入銅導線(3)的下部置于軸向凹槽(1-2)內(nèi)；

步驟五、將硬質(zhì)PVC塑料管的下部浸泡在濃度為10％的氨水中，保證銀絲 全部浸沒在氨水中，浸泡時間為六小時；

步驟六、將硬質(zhì)PVC塑料管的下部浸泡在濃度為0.1mol/L鹽酸溶液中，保 證銀絲全部浸沒在鹽酸溶液中，將鹽酸溶液通電，對銀絲進行陽極化處理，其 中電流密度為0.4～0.6mA/cm²，通電時間4～6小時，經(jīng)過陽極化處理的銀絲表 面形成一個均勻致密的AgCl鍍層；

步驟七、將硬質(zhì)PVC塑料管從鹽酸溶液中取出，在輸入銅導線(3)與銀 絲的焊接處未形成鍍層以及鍍層不均勻處用環(huán)氧樹脂膠密封處理，待環(huán)氧樹脂 固化后，將硬質(zhì)PVC塑料管下部的銀絲浸泡在濃度為0.5mol/L的氯化鈉溶液中， 避光保存三～七天；

步驟八、將硬質(zhì)PVC塑料管從所述氯化鈉溶液取出，將純硅酸鹽水泥、膨 脹劑和水按質(zhì)量比100∶4∶25進行混合，其中硅酸鹽水泥的水灰比在0.3～0.35 之間，充分混合后制成微膨脹纖維水泥半透膜層(4)，將微膨脹纖維水泥半透 膜層(4)填充在硬質(zhì)PVC塑料管內(nèi)的底部，其中微膨脹纖維水泥半透膜層(4) 的厚度為4～6mm，保濕養(yǎng)護二～三天；

步驟九、將超吸水性高分子材料，即由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鈣的 過飽和水溶液充分攪拌制成堿性凝膠體(5)；其中氫氧化鈉的濃度為0.2mol/L、 氫氧化鉀的濃度為0.6mol/L；然后將制做好堿性凝膠體(5)放在硬質(zhì)PVC塑 料管內(nèi)的微膨脹纖維水泥半透膜層(4)的上端面上，堿性凝膠體(5)的厚度 為8～10mm；

步驟十、將輸出銅導線(4)的下端焊接在金屬端蓋(8-2)的上端面的 中部，壓制三～五層二氧化錳圓餅體(7-1)，將壓制好的三～五層二氧化錳圓 餅體(7-1)由上之下依次設(shè)置，然后將每兩層二氧化錳圓餅體(7-1)之間鋪 墊一層銅絲網(wǎng)(7-2)，制成二氧化錳層(7)，保證每層銅絲網(wǎng)(7-2)的四周 與金屬桶體(8)的內(nèi)壁連接，再將二氧化錳層(7)放入金屬桶體(8)內(nèi)， 將裝有二氧化錳層(7)的金屬桶體(8)放在硬質(zhì)PVC塑料管內(nèi)的堿性凝膠體 (5)的上端面上，并保證堿性凝膠體(5)與最下層的二氧化錳圓餅體(7-1) 緊密接觸；步驟十一、將金屬端蓋(8-2)的上端面涂上絕緣密封膠層(9)， 即制得檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器；

步驟十二、將上述制得的埋入式傳感器的下部浸入模擬混凝土孔隙溶液， 即氫氧化鈉、氫氧化鉀、飽和氫氧化鈣的混合溶液中進行浸泡，混合溶液中氫 氧化鈉的濃度為0.2mol/L、氫氧化鉀的濃度為0.6mol/L，使微膨脹纖維水泥半 透膜層(5)充分水化，同時使微膨脹纖維水泥半透膜層(5)和堿性凝膠層(6) 之間達到化學平衡，將上述制得的埋入式傳感器浸泡十四天后，氯離子傳感器 便可以正常使用。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器的制備 方法，其特征在于：在步驟八中的純硅酸鹽水泥、膨脹劑和水進行混合時加入 PVA纖維，PVA纖維占純硅酸鹽水泥、膨脹劑和水總質(zhì)量的1％。