[發明專利]一種鋼混結構腐蝕電化學控制用多功能無線節點

有效

• 申請號: 202211702495.3
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN115976523B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 喬國富;杭成皓;韓鵬;歐進萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 呂洪娟

本發明公開了一種鋼混結構腐蝕電化學控制用多功能無線節點，所述多功能無線節點包括腐蝕電化學控制輸出模塊、主控模塊、穩壓模塊、無線通訊模塊、直流電源、數字隔離器、隔離穩壓器、腐蝕電化學監測模塊、探針式腐蝕傳感器、陽極材料。該多功能無線節點能夠切換恒電位輸出、恒壓輸出和恒流輸出三種模式，能夠調整輸出幅值，以滿足陰極保護和電化學除氯及再堿化等多種腐蝕電化學控制的需求；具有內置的腐蝕控制決策模型，能夠根據鋼筋腐蝕電化學狀態自主調整腐蝕電化學控制輸出模式與幅值，高效節能地實現鋼混結構腐蝕控制；能夠接入GPRS網絡，實現云服務器對腐蝕電化學控制的實時調整、改寫腐蝕控制決策模型、監聽腐蝕電化學控制狀態。

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，涉及一種鋼混結構腐蝕控制裝置，具體涉及一種鋼混結構腐蝕電化學控制用多功能無線節點。

背景技術

目前鋼混結構的電化學防腐通常使用恒電位儀對鋼筋進行陰極保護，是來源于埋地管線、船舶、化工設備等基于熱力學的腐蝕電化學控制技術，根據鋼筋開路電位評估腐蝕狀態，決定是否施加陰極保護。恒電位儀在鋼筋和陽極材料之間通電，將鋼筋電位控制在保護電位范圍內，減緩或抑止腐蝕的發生。

然而，鋼筋所處的混凝土電解質環境與土壤、海水等環境存在顯著差異。首先，混凝土中鋼筋的開路電位受到混凝土濕度、水泥品種、保護層厚度等因素的影響，僅憑開路電位評估鋼筋腐蝕狀態具有極大的錯誤率，需要更精準的電化學測量以獲取腐蝕電流密度等更準確的腐蝕電化學信息，進而有效指導腐蝕電化學控制的施加；其次，混凝土碳化和氯離子入侵是造成鋼筋腐蝕的主要原因，在碳化或氯鹽污染嚴重的鋼混結構中鋼筋將處于高速腐蝕狀態，僅將鋼筋電位控制在保護電位范圍的陰極保護技術難以有效地再堿化混凝土和遷出氯離子，一旦結束陰極保護，鋼筋將在數天內恢復高速腐蝕，因此恒電位儀和陽極材料需要長期工作，造成高能耗和陽極材料低壽命；最后，粒子在混凝土中的自然擴散是非常緩慢的，但通過陽極材料對鋼筋施加高強度的陰極電流能夠在短時間內完成混凝土的再堿化和除氯，投放的電場關閉后，鋼筋仍然能夠在長期內保持極低的腐蝕速率，直到自然碳化或氯離子入侵再次抵達鋼筋處。除此之外，混凝土介質環境和鋼筋腐蝕狀態具有顯著的時變性，需要實時調整腐蝕電化學控制模式及強度，對腐蝕速率可忽略的鈍化態鋼筋不進行電化學控制，對低速腐蝕的鋼筋進行陰極保護，對高速腐蝕的鋼筋以大電流迅速完成電化學再堿化和除氯，蓬勃發展的物聯網技術為遠程調整腐蝕電化學控制提供了可能，減少了人工現場調整的成本，提高了調整的實時性。

目前用于鋼混結構腐蝕電化學控制的恒電位儀等設備不能根據腐蝕電流密度等鋼筋腐蝕電化學狀態在陰極保護及電化學再堿化和除氯等不同模式和強度的腐蝕電化學控制方法之間切換，存在有效性低與能耗高等缺點，并且無法接入物聯網，不能遠程控制，不能實時掌握設備運行狀態。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種鋼混結構腐蝕電化學控制用多功能無線節點。該多功能無線節點能夠切換恒電位輸出、恒壓輸出和恒流輸出三種模式，能夠調整輸出幅值，以滿足陰極保護和電化學除氯及再堿化等多種腐蝕電化學控制的需求；具有內置的腐蝕控制決策模型，能夠根據鋼筋腐蝕電化學狀態自主調整腐蝕電化學控制輸出模式與幅值，高效節能地實現鋼混結構腐蝕控制；能夠接入GPRS網絡，實現云服務器對腐蝕電化學控制的實時調整、改寫腐蝕控制決策模型、監聽腐蝕電化學控制狀態。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種鋼混結構腐蝕電化學控制用多功能無線節點，包括腐蝕電化學控制輸出模塊、主控模塊、穩壓模塊、無線通訊模塊、直流電源、數字隔離器、隔離穩壓器、腐蝕電化學監測模塊、探針式腐蝕傳感器、陽極材料，其中：

所述腐蝕電化學控制輸出模塊、主控模塊、穩壓模塊、無線通訊模塊、直流電源、數字隔離器、隔離穩壓器、腐蝕電化學監測模塊封裝于電磁屏蔽殼內，置于鋼混結構外部；

所述探針式腐蝕傳感器固定在鋼筋上；

所述陽極材料安裝在混凝土表面；