[發明專利]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

• 申請號: 200910073383.4
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101726525A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 高小建;楊英姿;張劍;鄧宏衛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 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

技術領域

本發明涉及一種檢測混凝土氯離子含量的傳感器及其制備方法。

背景技術

在海洋環境與除冰鹽環境下，氯鹽的侵入導致鋼筋銹蝕是混凝土結構耐 久性破壞的主要原因，所以能及時、準確掌握混凝土中氯離子分布狀態對于評 價和控制實際混凝土結構受腐蝕程度和服役性能具有重要意義。

目前，普遍采用的方法主要包括兩類：

一、針對新建工程，通過大量試驗優化混凝土配合比和保護層厚度，并 根據實驗室混凝土抗氯離子滲透性能試驗結果和實際結構工作環境進行預測； 然而，由于混凝土材料本身性能隨時間不斷發展變化，現場混凝土制作質量與 實驗室之間的差距較大，實際使用環境隨時間變化的不確定性等諸多因素，這 種預測的結果通常與實際偏差較大，導致實際工程出現未曾預料的事先破壞；

二、針對已建混凝土工程，在其出現明顯破壞需要進行修復時才進行現 場取樣，或在日常保養過程中定期對結構進行鉆芯取樣；然后在高壓條件下將 混凝土中孔隙溶液榨出，或將混凝土試樣磨細，再進行化學分析測出氯離子在 混凝土中的分布情況，此方法較為成熟，但其工作量大、操作過程繁雜、屬于 破損型檢測，在一些重大工程中無法應用。

國內外最新的報道采用埋入光纖傳感器對混凝土中氯離子含量進行實時 檢測，近年來經過陽極化處理的銀絲作為參比電極在電化學和金屬腐蝕領域的 研究和應用較多，也有少量報道將其作為工作電極用來測量混凝土中氯離子濃 度的研究。但是現有的埋入式傳感器參比電極設置在混凝土試件外部，無法在 實際混凝土工程中進行長期埋入式的實時檢測混凝土氯離子含量，而且在檢測 過程中有較大的電壓降存在，其堅固性不夠，長期穩定性差；現有的埋入式傳 感器的制備方法制作的埋入式傳感器只能檢測預先設定的閥值濃度值，不能連 續檢測變化的氯離子濃度；并且現有的埋入式傳感器的制備方法制作的埋入式 傳感器的埋入式傳感器檢測時的化學反應不可逆，當氯離子濃度出現反復波動 時檢測結果不準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器及其制 備方法，以解決現有的埋入式傳感器參比電極設置在混凝土試件外部，無法實 時檢測混凝土氯離子含量、存在較大電壓降、堅固性差，穩定性差以及現有的 埋入式傳感器的制備方法制作的埋入式傳感器不能連續檢測變化的氯離子濃 度、檢測時的化學反應不可逆、檢測結果不準確的問題。

本發明的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器包括傳感器筒體、環形銀 絲、輸入銅導線、輸出銅導線、微膨脹纖維水泥半透膜層、堿性凝膠層、二氧 化錳層、金屬桶體和絕緣密封膠層，所述傳感器筒體外壁的下部沿傳感器筒體 的圓周方向開有環形凹槽，所述傳感器筒體外壁沿高度方向開有軸向凹槽，且 所述環形凹槽與所述軸向凹槽連通，所述環形銀絲套裝在傳感器筒體的環形凹 槽內，所述輸入銅導線的下部位于軸向凹槽內，且所述輸入銅導線的下端與環 形銀絲固接，所述微膨脹纖維水泥半透膜層、堿性凝膠層和二氧化錳層由下至 上依次設置在傳感器筒體內，所述金屬桶體由金屬筒體和金屬端蓋構成，所述 金屬端蓋固裝在金屬筒體的上端，所述金屬筒體設置在二氧化錳層與傳感器筒 體之間，所述金屬端蓋位于二氧化錳層的上端面上，所述輸出銅導線的下端固 裝在金屬端蓋的上端面的中部，所述金屬端蓋的上端面上涂有絕緣密封膠層， 所述傳感器筒體為絕緣材料制成。

本發明的檢測混凝土氯離子含量的埋入式傳感器的制備方法是按照以下 步驟實現的：

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

步驟二、將硬質PVC塑料管內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，然后將輸入銅導線的下端焊接在銀絲上，保證 銀絲與輸入銅導線垂直，并在焊接處用環氧樹脂進行絕緣密封；

步驟四、待環氧樹脂膠固化后，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，將銀絲彎成環形固 定在環形凹槽內，將輸入銅導線的下部置于軸向凹槽內；