[發明專利]鋼筋腐蝕監測用梳狀傳感單元的制備方法

有效

• 申請號: 201110175811.1
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102353705A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 喬國富;歐進萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及土木工程技術，具體說就是一種鋼筋腐蝕監測用梳狀傳感單元的制備方法。

(二)背景技術

鋼混結構是現今及以后相當長的時間內仍將采用的主要結構型式之一，鋼筋腐蝕是引起鋼混結構耐久性降低的最主要原因。美國國家材料顧問委員會調查表明，近253000座混凝土橋面板出現嚴重腐蝕現象；日本約有21.4％的鋼混結構損壞是由鋼筋腐蝕引起的；我國2002年底僅公路危橋就達9597座，而耗資4000萬元的山東煙臺汽車站，更是在建成5年后的2009年即成危樓，其中鋼筋腐蝕是引起結構服役性能嚴重劣化的主要原因之一。近期，我國再次投入數以萬億計的資金發展基礎設施建設，占據相當比例的鋼混結構的耐久性問題，勢必成為影響國民經濟發展和社會和諧穩定的戰略性課題。鋼筋腐蝕的危害之大出乎意料，隨著全球氣候與環境的惡化，這一問題勢必呈現出日益加劇的態勢，鋼混結構鋼筋腐蝕問題正引起全世界高度關注。

在混凝土環境下，由于混凝土的多孔性，水分與氧氣可以沿著孔隙和裂紋遷移，這恰好是低碳鋼和高強度合金鋼等鋼材腐蝕的必要條件。在大多數情形下沒有發生腐蝕的原因是這些孔隙中由于水泥的水化過程形成了高濃度的鈣、鈉和鉀的氫氧化物，從而保持了PH值在12-13之間，這一高堿度環境是鋼材鈍化，形成致密的γ型氧化鐵防止了鋼材的快速腐蝕。然而當Cl^-(來自除冰鹽或者海水)經過混凝土表面在鋼筋表面進行聚集或者由于CO₂(來自大氣，也是造成全球氣候變暖的重要因素之一)的作用使孔溶液PH值降低的情況下，鈍化膜遭到破壞，混凝土對鋼筋的保護作用失效，在O₂以及H₂O充足的情況下鋼筋截面積減小或者出現蝕點，造成鋼混結構耐久性嚴重劣化。

隨著鋼混結構鋼筋腐蝕問題引起全世界的廣泛關注，國內外針對耦合腐蝕作用下的材料、構件到結的性能進行了大量、系統的研究，這些研究建立了腐蝕狀態與材料、構件及結構性能之間寶貴的數據庫。鋼筋腐蝕監測系統一旦成功構建，將在結構腐蝕狀態與結構服役性能之間架設“橋梁”，實時掌握結構的耐久性狀態，并最終為結構服役安全性的評定、合理化腐蝕控制措施與維修加固方案的提出及全壽命設計等提供科學依據。鋼混結構鋼筋腐蝕監測系統研究工作的開展勢在必行，這一工作具有顯著的經濟效益和潛在的、重要的社會效益。

土木工程中絕大多數(除了部分高溫氧化反應外)鋼材的腐蝕過程都是電化學過程，所以電化學方法成為監測結構中鋼材腐蝕的最本質的方法。縱觀國內外應用電化學理論研究鋼混體系鋼筋腐蝕的相關工作，可分為兩方面內容：腐蝕狀態的電化學表征；腐蝕測量器件。過去數十年來，國內外基于電化學原理對金屬的腐蝕問題進行了大量、深入地研究。不難發現，這些研究主要集中在實驗室狀態下，鋼混體系腐蝕電化學反應與鋼混結構的特殊性決定了以往的研究對實現大規模鋼混結構鋼筋腐蝕監測還存在較大距離。首先，對于土木工程結構中鋼筋/混凝土體系腐蝕的電化學機理了解得不夠充分，從而使許多研究結果存在較大差異。混凝土是典型的多相非均質體，由于水泥水化造成復雜的化學組分及微觀結構，使得鋼筋在混凝土內的腐蝕過程較為復雜，而復雜的電極過程常受到吸脫附、前置或后繼化學反應、吸附劑結構、鈍化膜以及固相產物生成等因素的影響。所以，針對鋼混結構鋼筋腐蝕過程的特殊性、復雜性，進一步發展適于鋼筋腐蝕監測的電化學方法，是實現鋼筋腐蝕監測的理論基礎，是關系到監測結果是否準確有效的關鍵問題之一；其次，需要創新發展能夠滿足大規模鋼混基礎結構鋼筋腐蝕網絡式監測用的腐蝕傳感器。腐蝕傳感器為豐富的電化學測量技術提供硬件支持，是各種腐蝕監測方法能夠在實際工程中得以應用的載體和平臺，適于鋼混結構鋼筋腐蝕監測用的電化學腐蝕傳感器系統研究的匱乏，是阻礙基于電化學原理的鋼筋腐蝕監測方法在實際工程應用的關鍵問題之二，電化學傳感器平臺的成功構建將使豐富的電化學測試技術徹底擺脫實驗室研究狀態，走向實際工程應用。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種鋼筋腐蝕監測用梳狀傳感單元的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：所述的梳狀傳感單元包括：集成化固態參比電極、梳狀工作電極和梳狀輔助電極；采用NiFe₂O₄、MnO₂、IrO₂、石墨、Ag/AgCl形式的集成化固態參比電極；采用與所監測鋼筋等同的材料制備梳狀工作電極；采用石墨、不銹鋼、Ta制備梳狀輔助電極；采用直接澆筑環氧樹脂制備梳狀傳感單元的殼體，制備方法具體步驟如下：