[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器及其制备方法。

背景技术

混凝土中钢筋的腐蚀是影响混凝土结构耐久性和安全性的最主要原因之一，在环境作用下，混凝土的碳化和Cl^-等腐蚀性物种的侵蚀是造成钢筋腐蚀的重要因素。因钢筋腐蚀引起的工程结构破坏往往造成重大损失，甚至引发严重的突发事故。由于混凝土的碳化和Cl^-侵入引起的钢筋腐蚀一旦发生，通常就难以修复，代价很高。如能采用有效的现场实时检测技术，对钢筋混凝土工程结构进行全程跟踪监测，密切了解混凝土中的化学环境和钢筋的腐蚀状态及腐蚀速度，对于保证钢筋混凝土工程结构的科学维护、服役寿命评估、结构的安全性和耐久性评价具有重大的实际意义。

国内外传统的方法是在现场对混凝土进行钻孔取样，再对样品进行化学分析，测量混凝土中的pH和Cl^-浓度等。但这种现场取样分析必然对混凝土结构造成一定人为破坏和损伤，监测的部位很有限，测量费时，难以实现实时监测。目前，国内外已有一些专利和文献提出采用腐蚀传感器监测混凝土中钢筋的腐蚀，譬如，宋晓冰等人(CN1945278A)采用埋置钢筋-不锈钢电极阵列在不破损混凝土表面的前提下，无损地监测具体工作环境下入侵介质危险锋面到钢筋的距离，但这种方法只是一种对钢筋腐蚀状态的定性测量，无法获得混凝土中Cl^-浓度、pH和钢筋腐蚀速度等重要信息。赵永韬(CN 1900691A)提供了一种钢筋腐蚀检测的装置，采用电荷脉冲极化方法测量钢筋的腐蚀参数，克服了极化测量易受混凝土高阻影响的问题，并可同时监测Cl^-浓度，M.F.Montemor等人(Cement & Concrete Composites 28(2006)233-236)利用Cl^-探针阵列检测环境作用下Cl^-在混凝土中的渗透行为；M.Raupach等人(NDT & E International 34(2001)435-442)利用宏电池传感器检测钢筋的腐蚀状态；H.S.Lee等人(Materials and Corrosion 54，299-234(2003))用电阻传感器检测钢筋的腐蚀状态和腐蚀介质的传输行为；但都无法在现场同时监测混凝土碳化、Cl^-浓度、钢筋腐蚀状态及腐蚀速度等腐蚀电化学参数的更全面信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在现场同时监测混凝土碳化、Cl^-浓度、钢筋腐蚀状态及腐蚀速度等腐蚀电化学参数的用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器及其制备方法。

本发明所述的用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器设有金属外壳、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。

金属外壳最好为不锈钢圆筒或钛圆筒。

Cl^-探针、pH探针、钢筋电极和MnO₂参比电极的各自的中心线最好平行。

Cl^-探针最好为AgCl/Ag电极棒，AgCl/Ag电极棒为表面覆盖AgCl膜的银棒。

pH探针最好为IrO₂电极棒，IrO₂电极棒为镀铱的钛棒。

钢筋电极最好为钢筋电极棒，钢筋电极棒采用与工程实际相同的钢筋。

MnO₂参比电极最好设有MnO₂环状电极和金属集流体，MnO₂环状电极位于金属集流体中。