[實(shí)用新型]一種用于ERT混凝土成像埋入式碳纖維電極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820700486.3
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN208060437U
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫世棟;秦磊;任宏;朱曉軍;田凱歌
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 山東博睿律師事務(wù)所 37238
• 代理人: 曲成武

本實(shí)用新型公開了一種用于ERT混凝土成像埋入式碳纖維電極，碳纖維棒的橫截表面通過打磨設(shè)有一環(huán)形凹槽，將凹槽和導(dǎo)線點(diǎn)焊連接成一體，導(dǎo)電膠均勻涂抹并完全覆蓋凹槽，制成碳纖維棒電極；不極化埋入式碳纖維電極單元的導(dǎo)線的另一端連接于杜邦端子，插入到多排線頭上；且不極化埋入式碳纖維電極單元共計(jì)8個，制成帶有8個電極棒的排線，即為用于ERT混凝土成像埋入式碳纖維電極。本實(shí)用新型制作的電極不會發(fā)生極差不穩(wěn)定、躍變現(xiàn)象，可長期對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測、能精度定位電極的位置，并且可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的大小來設(shè)計(jì)不同的大小電極，本實(shí)用新型構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定、成本低廉，適用于土木工程中的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于ERT混凝土成像埋入式碳纖維電極。

背景技術(shù)

由于混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的可塑性、可模性，同時抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、取材經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在土木中，但是在使用過程中，這些混凝土結(jié)構(gòu)在服役的過程中面臨著鋼筋銹蝕、凍害、環(huán)境侵蝕一系列的耐久性問題。這類結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生突然失效，往往產(chǎn)生災(zāi)難性事件。因此為了避免工程災(zāi)害的發(fā)生，對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測成為一種有效的手段。目前，結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測有紅外成像法、沖擊回波法、超聲脈沖法、脈沖雷達(dá)法、熱像法、動力檢測法等等，這些檢測方法的不足之處在于：

（1）只能是定性檢測，不能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息；

（2）檢測時效性差，不能給出結(jié)構(gòu)損傷演化過程；

（3）有的監(jiān)測方法設(shè)備笨重、成本高，不利于在工程實(shí)際中推廣。

電學(xué)層析成像（ERT）是基于不同媒質(zhì)具有不同電導(dǎo)率，通過判斷處于敏感場中物體電導(dǎo)率分布來獲得多相媒質(zhì)的分布狀況的一種新興的過程成像技術(shù)，其以無輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、成本低廉，以及實(shí)時可視等特點(diǎn)在工業(yè)過程參數(shù)檢測領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。電極是用于接收混凝土電場信息的傳感器，對電場的分辨能力將直接影響甚至決定反演結(jié)果的精度與可信度，是ERT中必不可少的關(guān)鍵輔助設(shè)備。ERT技術(shù)當(dāng)務(wù)之急是提高電極的長期穩(wěn)定性，尤其是長時間對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，迫切需要一種成活率高、極差小、穩(wěn)定時間長、測量精度高的不極化埋入式碳纖維電極。而不極化埋入式碳纖維電極實(shí)際上就是在整個測試過程中不會發(fā)生極化現(xiàn)象的電極，其中電極極化就是在—定外電場作用下，電極電位與相對平衡的電極電位之間的差值。因?yàn)榛炷潦遣涣嫉碾x子導(dǎo)電體，而金屬電導(dǎo)線是電子導(dǎo)電體，如果讓金屬導(dǎo)線與混凝土直接接觸，避免不了出現(xiàn)介于兩種介質(zhì)之間的新界面，從而在這個界面產(chǎn)生極化電位。若二個電極間的極化電位不一致，會在接下來的測量回路中產(chǎn)生一個附加的電極極化電位V_SP，最終影響到對地電場的觀測；倘若附加極化電位V_SP不穩(wěn)定，則會導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，保證電極極化電位的一致性以及穩(wěn)定性對電場有著很重要的作用。

目前，武漢理工大學(xué)的徐東亮博士論文《機(jī)敏混凝土結(jié)構(gòu)的電阻率層析成像研究》中所提到的導(dǎo)電銅膠電極，其不足之處是：

（1）所用電極貼在結(jié)構(gòu)表面，結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下容易與導(dǎo)電銅膠電極剝離，從而造成電極與試塊接觸不良，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)采集的，導(dǎo)致成像效果不理想；

（2）所用的導(dǎo)電銅膠電極價格昂貴，不利于工程應(yīng)用；

（3）未考慮電極極化的影響；吉林大學(xué)在碩士論文發(fā)表的《井-地ERT不極化電極設(shè)計(jì)與性能研究》一文中提到的Pb-Pbcl₂型電極，尺寸大，埋入到混凝土結(jié)構(gòu)可能會對結(jié)構(gòu)受力帶來隱患。

專利CN201804124U公布了一種不極化埋入式碳纖維電極，該電極由極棒、電解質(zhì)和電極罐組成，電極罐為圓柱體形，電極罐下端形狀為錐形，錐形電極罐內(nèi)灌注電解質(zhì)（氯化鉛、氯化鈉或石膏加水配制而成），錐形電極罐壁上均勻分布有孔，該電極主要用于大地物理勘探中，電極灌中有電解質(zhì)，如在混凝土中使用，電解質(zhì)滲透進(jìn)入混凝土，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來不良影響。

實(shí)用新型內(nèi)容