[发明专利]一种混凝土、砂浆电阻率传感器

说明书

技术领域

本发明属于电阻率传感器技术领域，具体涉及一种混凝土、砂浆电阻率传感器。

背景技术

电阻率是材料重要的电性能参数，对于通常的体材料，其电阻率测量在国际和国内都有规范和标准，且许多常用材料的电阻率都可在相关的数据手册中查询。但对于混凝土材料来说，其内部结构十分复杂，具有多相、多孔的结构特点，表现出高度不均匀性。混凝土的导电性能是水泥浆体孔隙液中离子流动时发生的电解过程，工程中经常用混凝土的电阻率来衡量混凝土的导电性能。混凝土的电阻率变化范围很大，可以从干燥时的10¹¹Ω·cm变化到饱水时的10³Ω·cm。在自然环境中，混凝土含水率为20％～100％都是可能的，相应的其电阻率分别可以为6×10⁶～7×10²Ω·cm。因此，测量环境条件不同，混凝土的电阻率也会表现出很大差异。

混凝土电阻率测量方法已有多种，传统的二电极测量方法较为简单,但无论是用伏安法还是数字万用表进行测量，二电极法都无法消除接触电阻对测量结果的影响,测得的电阻值不仅包括混凝土材料本身的电阻值,还包括导线与测量仪器、导线与电极、电极与混凝土的接触电阻，因而不能较为真实地反映混凝土材料本身的电阻情况。四电极法可以较好地降低接触电阻的影响，但电极制作非常麻烦。使用直流电测量时会导致电极出现极化效应，得到的电阻率数据稳定性不好。使用交流电测量较复杂，且采用固定频率的激励时，测试结果有时会不精确且重现性一般。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有测量方法易受接触电阻的影响以及测试结果不精确的问题，提供了一种混凝土、砂浆电阻率传感器。

本发明一种混凝土、砂浆电阻率传感器包括第一组电极、第二组电极、第三组电极、第四组电极和尼龙基座；其中第一组电极、第二组电极、第三组电极和第四组电极均由两个半环电极组成，第一组的两个半环电极是由内径为8.0mm、外径为24.0mm、厚度为8.7mm的金属圆环等分而成；第二组的两个半环电极由内径为24mm、外径为33mm、厚度为7.7mm的金属圆环等分而成；第三组的两个半环电极由33.0mm、外径为40.0mm、厚度为6.7mm的金属圆环等分而成；第四组的两个半环电极由内径为40mm、外径为46mm、厚度为6.0mm的金属圆环等分而成；

尼龙基座由四层绝缘圈叠置而成，且沿尼龙基座轴向方向，每层绝缘圈的直径逐层减小，每组电极分别套在每层的绝缘圈上；每一个半环电极均连接电极导线，每一根电极导线均从尼龙基座底部穿出。

本发明的混凝土、砂浆电阻率传感器对混凝土或砂浆电阻率的测试分别通过埋置在不同深度的相邻的两个半环电极完成，电阻率值通过对称的两组电极的测量值进行校验和均值处理，一方面可以获得与深度相关的保护层电阻，另一方面还能提高测试精度并减少偶然误差。同时，电阻率传感器不仅可以用于新建混凝土工程中，还可以通过在已建混凝土结构上钻取一定直径和深度的孔隙，将电阻率传感器进行埋置，实现对保护层电阻的实时监测。

本发明的有益效果是：1、本发明采用了范围在0.1～20kHz之间的交流频率范围对混凝土电阻率进行测试，降低了混凝土自身的非均质性以及混凝土与传感器电极间的界面性质对测试结果的影响；2、本发明采用多组电极同时测量，电极的测量值进行校验和均值处理，消除了由于粗骨料存在而产生的误差，提高了测试精度；3、本发明可预埋于混凝土和砂浆内，还可以通过在已建结构上钻取一定直径和深度的孔隙，将本传感器进行埋置，实现对混凝土和砂浆电阻率的实时测量。

附图说明

图1为本发明一种混凝土、砂浆电阻率传感器的结构示意图；

图2为本实施例电阻测试单元在混凝土、砂浆中的等效电路；

图3为本实施例传感器的半环电极在KCl溶液中电极的阻抗行为；其中a为E₁-E₂，b为E₂-E₃，C为E₃-E₄；

图4为本实施例传感器的半环电极对E₁-E₂在砂浆中的阻抗行为示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。