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原文传递一种监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器

专利名称：	一种监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器
摘要：	本发明公开了一种监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，该传感器中塑料短管上等间距的设置有多个环形的凹槽，凹槽的深度和宽度均相同，塑料短管被相邻的凹槽间隔形成多个凸起部分；多个腻子型遇水膨胀环分别套装在各个凹槽上；每个凸起部分上均开设有小孔，Cl‑探针分别安装在各个小孔中；多根铜电缆设置在塑料短管中，每根铜电缆一端与Cl‑探针相连，另一端延伸至塑料短管外的出口位置；环氧树脂密封材料填充在塑料短管内部，通过环氧树脂密封材料对铜电缆进行密封，并对Cl‑探针进行固定。本发明体积小、探针数量可调、对结构破坏小，尤其适用于服役多年的既有混凝土结构，为其耐久性评估、剩余使用寿命预测及提前防护提供必要的数据支撑。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉市市政建设集团有限公司
发明人：	梁冠亭;石亮;穆松;刘建忠;肖开乾;陈启荣;张元君;何林;喻帆;卢吉;张兵;谢德擎
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910151157.7
公开号：	CN109856205A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	唐万荣
分类号：	G01N27/30(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	430056 湖北省武汉市经济技术开发区春晓路6号
主权项：	1.一种监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，该传感器包括：塑料短管(1)、腻子型遇水膨胀环(5)、Cl-探针(6)、环氧树脂密封材料(7)和铜电缆(8)；其中：塑料短管(1)上等间距的设置有多个环形的凹槽(2)，凹槽(2)的深度和宽度均相同，塑料短管(1)被相邻的凹槽(2)间隔形成多个凸起部分(3)，塑料短管(1)上凹槽(2)和凸起部分(3)依次间隔交替排列；多个腻子型遇水膨胀环(5)分别套装在各个凹槽(2)上；每个凸起部分(3)上均开设有小孔(4)，Cl-探针(6)分别安装在各个小孔(4)中；多根铜电缆(8)设置在塑料短管(1)中，每根铜电缆(8)一端与Cl-探针(6)相连，另一端延伸至塑料短管(1)外的出口位置；环氧树脂密封材料(7)填充在塑料短管(1)内部，通过环氧树脂密封材料(7)对铜电缆(8)进行密封，并对Cl-探针(6)进行固定。 2.根据权利要求1所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，塑料短管(1)为高硬度、耐碱性的PVC管、尼龙管或亚力克管，加工后，塑料短管(1)的内径8～10mm，外径12～14mm。 3.根据权利要求1和2所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，塑料短管(1)上均匀分布着3～10个凹槽(2)，凹槽(2)外径10～12mm，凹槽(2)部分宽度5～10mm，凸起部分(3)宽度10～20mm，小孔(4)位于凸起部分(3)中心，仅贯穿管壁的一侧，多个小孔朝向一致，小孔(4)直径4～6mm。 4.根据权利要求1所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，腻子型遇水膨胀环(5)的膨胀率为200％～300％，内径10～12mm，外径为16～20mm，厚度5～10mm。 5.根据权利要求1所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，该传感器中的Cl-探针(6)的制作方法为：将直径为3～5mm、长为5～8mm的纯Ag棒与铜电缆的铜丝焊接后对焊接处进行密封，以防止电偶腐蚀，Ag棒经打磨、除油、除表面氧化物并清洗后放入电解池中，银棒作为阳极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，以1mA/cm2的电流密度在0.1mol/L的HCl溶液中阳极极化24小时制得Cl-探针(6)，将制备好的电极放入避光的干燥器中老化，老化一周后，测试Cl-探针(6)在不同浓度NaCl溶液相对与饱和甘汞电极的电位，回归出每个Cl-探针(6)工作曲线。 6.根据权利要求1所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器，其特征在于，该传感器的具体装配方法如下： (1)将多个腻子型遇水膨胀环依次串到塑料短管上，用胶结剂固定在塑料短管的凹槽部位； (2)依次将连接Cl-探针的铜电缆，穿过塑料短管的小孔，并从塑料短管的出口端引出，依次标记对应标Cl-探针的铜电缆序号； (3)利用胶结剂，依次将Cl-探针固定在小孔上，密闭小孔多余的空隙，保证Cl-探针露出塑料短管，但探针外沿低于腻子型遇水膨胀环的外沿； (4)利用透明胶带暂时封闭塑料短管的底端，从顶端注入低粘度、含定量固化剂的环氧树脂，排除塑料短管中的空气，待环氧树脂凝固后去除底端密封材料。 7.一种权利要求1所述的监测混凝土结构不同深度氯离子浓度的传感器的操作方法，其特征在于，具体的操作步骤为： (1)选取既有混凝土结构的待测位置，由上往下倾斜钻孔，开孔直径为20mm，倾斜角度相对与结构面呈30～45°，依据倾斜角度确定待测深度，计算具体的开孔深度； (2)利用大号洗耳球、试管刷清理孔洞中的粉体； (3)向孔洞中注满预先配置好的的水泥浆，选择低标号OPC水泥，水灰比为1.0～2.0； (4)将传感器缓慢放置到孔底，挤出多余的水泥浆体，Cl-探针朝向外侧，腻子型遇水膨胀环吸取水泥浆中的部分水发生体积膨胀，与孔壁紧密接触，进而固定传感器、并将多个Cl-探针分隔离在不同的测试空间中，此外结合具体的倾斜角度换算出每个Cl-探针距离暴露面的实际距离； (5)在传感器附近10cm以内，同样向下倾斜钻一孔洞，倾斜度不限，注入水泥浆后埋入MnO2参比电极； (6)利用沥青或高标号砂浆密封洞口，将传感器与MnO2参比电极的电缆线标号，施加包裹防水带作为保护措施； (7)2～3个月后，Cl-探针所在隔离空间中氯离子重新达到平衡，此时使用万用表依次测量每个Cl-探针与MnO2参比电极的电位差，并换算出既有混凝土结构对应深度的氯离子浓度。
所属类别：	发明专利