[发明专利]一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器

权利要求书

1.一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于设有金属外壳、Cl^-探针、pH探针、钢筋电极、MnO₂参比电极和外引导线；Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极均设于金属外壳中且间隔设置，Cl^-探针下端、pH探针下端、钢筋电极下端和MnO₂参比电极下端均分别设有与金属外壳连接并伸出金属外壳的外引导线，Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极的相互之间及与金属外壳之间均设有绝缘密封层，Cl^-探针上端、pH探针上端、钢筋电极上端和MnO₂参比电极上端露出绝缘密封层；金属外壳的下端为封闭端。

2.如权利要求1所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于金属外壳为不锈钢圆筒或钛圆筒。

3.如权利要求1所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极的各自的中心线平行。

4.如权利要求1所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于Cl^-探针为AgCl/Ag电极棒；AgCl/Ag电极棒为表面覆盖AgCl膜的银棒；pH探针为IrO₂电极棒。

5.如权利要求4所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于IrO₂电极棒为镀铱的钛棒。

6.如权利要求1所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于MnO₂参比电极设有MnO₂环状电极和金属集流体，MnO₂环状电极位于金属集流体中。

7.如权利要求6所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于MnO₂环状电极内设有Ca(OH)₂填充层，金属集流体下端设外引导线，金属集流体开口端设有透水性材料密封层，MnO₂参比电极的MnO₂环状电极为MnO₂与石墨混合粘结的环状电极，金属集流体为一端封闭的圆筒状不锈钢集流体。

8.如权利要求1所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于所述Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极露出绝缘密封层的一端设有覆盖露出端的透水材料保护层。

9.如权利要求1或3或8所述的一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，其特征在于Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极露出绝缘密封层的露出端的长度为1～5mm。

10.如权利要求1所述的用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)分别制备Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和参比电极，其中

Cl^-探针的制备：

取银棒，经金相砂纸打磨、用无水乙醇和纯水清洗，在HCl溶液中通以电流进行阳极氯化6～60h，在银棒表面形成一层致密AgCl膜，即制得AgCl/Ag电极；将制得的AgCl/Ag电极的一端与外引导线连接，并用绝缘材料密封焊接部位和侧面，将AgCl/Ag电极的另一端作为Cl^-探针；

pH探针的制备：

先制备IrO₂电极，然后将制得的IrO₂电极与外引导线连接，并用绝缘材料密封焊接部位和侧面，再在KOH、NaOH和Ca(OH)₂三组分混凝土模拟空隙液中老化28d以上，就制得pH探针；

制备IrO₂电极的方法为：取铱丝，经金相砂纸打磨、用无水乙醇和纯水清洗，晾干，埋置于无水Na₂CO₃粉末中，在500～900℃下高温氧化0.5～4h；得到IrO₂电极；或

先配制含氯铱酸的涂液，在氯铱酸铵或四氯化铱中加入溶剂得含氯铱酸的涂液，然后将涂液刷涂在钛棒表面，在60～140℃下烘干，再于300～600℃下烧制1～2h，重复上述涂刷、烘干和烧制过程3～10次，得到IrO₂电极；或

配制1％～10％氯铱酸的水溶液50ml，加入草酸钾100～450mg和30％H₂O₂溶液0.2～2ml，用K₂CO₃调节pH到9.0～11.5，在60～95℃下加热10～30min，得到镀铱液；将钛棒在40％～80％H₂SO₄或H₃PO₄中60～100℃下刻蚀2～10min后，进行镀铱液中电流阳极处理，得到IrO₂电极；

钢筋电极的制备：

取与工程实际相同的钢筋材料加工成圆柱形，一端与外引导线连接，并用绝缘材料密封焊接部位和侧面，钢筋只露出另一端作为钢筋电极；

MnO₂参比电极的制备：

将MnO₂、石墨和粘结剂混合，压制成为MnO₂环状电极，MnO₂环状电极安装于一端封闭的圆筒状的金属集流体内，MnO₂环状电极内填充Ca(OH)₂，金属集流体的一端与外引导线连接，用环氧树脂或橡胶密封焊接部位和金属集流体外部，制得MnO₂参比电极；

2)装配

将制备好的Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极一起安装在金属外壳中；将Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极的外引导线与金属外壳连接并伸出金属外壳，Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极的相互之间及与金属外壳之间用绝缘材料密封固定在一起，Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极的上端露出绝缘材料，露出端用透水材料包覆保护；外引导线与金属外壳的连接部位也用绝缘材料密封，即装配完毕。