CN100526509C

CN100526509C - 二氧化锰参比电极

Info

Publication number: CN100526509C
Application number: CNB2007100164410A
Authority: CN
Inventors: 吴建华; 黄国胜
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: CN101117717A

Abstract

本发明属于腐蚀与防护的阴极保护技术领域，涉及一种应用于混凝土中防止金属类材料腐蚀的二氧化锰参比电极，主体结构包括密封胶带、混凝土半透膜、耐碱绵纸、锰环、集流体钢筒和导线，导线焊接在集流体钢筒一端，将二个锰环分别推入集流体钢筒内，用耐碱棉纸缠住混凝土半透膜前端并轻推入集流体钢筒内，耐碱棉纸与二个锰环接触，用密封胶带将参比电极主体结构密封并使混凝土半透膜一端与外界接触，形成一体式结构的二氧化锰参比电极，参比电极的结构坚固，可承受较大的外部压力等；半透膜材料使得与混凝土接触的部位和混凝土的热涨冷缩系数相似，不会因此导致类似陶瓷等与混凝土间结合松动的情况，使得电极的电位在长期性能上稳定的多。

Description

二氧化锰参比电极

技术领域：

本发明属于腐蚀与防护的阴极保护技术领域，具体涉及一种应用于混凝土中防止金属类材料腐蚀的二氧化锰参比电极。

背景技术：

钢筋混凝土在世界各国的基础设施中都占有相当大的比例，如钢筋混凝土码头、桩基、桥梁、水工闸门、预应力混凝土管线、高速公路等。这些设施的使用状态直接关系到安全生产和国家的投资效益，因此保证这些设施处于安全使用状态和延长其有效使用寿命是必需的。但是钢筋腐蚀引起混凝土结构的过早破坏，已成为全世界普遍关注并日益突出的一大灾害。所以监测和评价混凝土中钢筋的腐蚀状态成为必要，电位法和各种无损电化学检测法因其快速简便等特点而具有相当的优势和发展潜力，而这些数据的可靠性直接与参比电极相关联。目前国内应用的各种参比电极在混凝土中使用都出现了很多问题。季明棠等发明的“适用于钢筋混凝土的参比电极”专利，其申请号94240436.X，是目前国内外少有的关于混凝土中参比电极的专利。该专利涉及的电极构成为表面涂敷有氯化银的螺旋型银丝，密封材料和与银丝连接的电缆，含有0.4～1％的氯离子的水泥涂层。该电极相对于其它电极的特点为，可以埋置在混凝土中，消除IR降，可测量海水中混凝土结构中钢筋的电位，电位稳定性好。但这类电极普遍存在着制备工艺复杂，结构欠合理，成本偏高，耐干燥性差，温度系数欠稳定等突出缺点。

在混凝土中，不论半透膜的抗渗性多好，最终环境中的溶液还是会向电极内部渗透，由于氯化银电极的氯化银在碱性变化条件下，不稳定，很容易生成Ag₂O，这样就导致了电极电位的不可预测性；硫酸铜参比电极也存在这相应的问题，一旦环境溶液反渗，则会生成Cu(OH)₂。混凝土的使用环境大多都及其干燥，一般的电极都存在电解液外渗的情况，导致电极不可用，而这两种电极的耐干燥性能很差。另一方面，由于混凝土本身需要经常的经历干湿交替，热胀冷缩，导致埋置的参比电极半透膜很容易与混凝土结构出现裂痕。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，研制一种在强碱性溶液中电极物质稳定，且耐干燥的二氧化锰参比电极，适合作为混凝土中埋置式参比电极。

为了实现上述目的，本发明涉及的用于混凝土中钢筋腐蚀监测用的二氧化锰参比电极，其主体结构包括密封胶带、混凝土半透膜、耐碱绵纸、二氧化锰锰环、集流体钢筒和导线，导线焊接在集流体钢筒一端，将二个二氧化锰锰环分别推入集流体钢筒内，用耐碱棉纸缠住混凝土半透膜前端并轻推入集流体钢筒内，耐碱棉纸与二个二氧化锰锰环接触，用密封胶带将参比电极主体结构密封并使混凝土半透膜一端与外界接触，形成一体式结构的二氧化锰参比电极。具体制作过程及工艺如下：

先选用β或γ形二氧化锰粉末，粒度为300～400目之间，经过表面除水处理，处理温度120℃，处理时间30分钟，得二氧化锰基料；

按下列重量百分比分别选取物料，取除水处理后的二氧化锰粉末70～80％；蒙托石15～25％；1～9mol/L浓度的KOH溶液1.5％；乙炔黑粉末2～8％；聚四氟乙烯乳液1％；利用机械方法充分混合，或采用研钵研磨30～60分钟，得混合粉末基料；利用油压机，将混合粉末基料在钢模具中压缩成基体结构的电极；

选取开口形筒式结构的不锈钢筒作为集流体钢筒，内径16mm，厚1mm，长48mm，一端封闭，封闭端外部用焊锡连接铜导线，另一端开口，钢筒内表面经过镀镍处理；将二个压制成形的二氧化锰锰环推入钢筒内，轻压，使锰环与钢筒良好接触；在后一个锰环上压入一个塑料薄片待用；

将卷制成形的耐碱棉纸浸入9mol/L的KOH溶液中20～40分钟，取出晾干，将其衬在锰环内表面；

将水泥粉与水按7：3的重量比例混合，浇入表面涂有机油的不锈钢模具中，用钝头棍捣实后放置7天，制成成型的半透膜形状，将半透膜插入钢筒内的二个锰环中；

最后用密封胶带将除半透膜外的其余部分进行密封，制成二氧化锰参比电极。

本发明通过采用纤维混凝土作为半透膜材料和采用不锈钢筒作为结构材料，使参比电极的结构坚固，可承受较大得外部压力等；通过采用纤维混凝土作为半透膜材料，使得与混凝土接触的部位和混凝土的热障冷缩系数相似，不会因此导致类似陶瓷等与混凝土间结合松动的情况；通过采用二氧化锰作为电极，使得电极的电位在长期性能上稳定的多。

附图说明：

图1为本发明的二氧化锰参比电极基体结构原理示意图。

具体实施方式：

本发明的主体结构包括密封胶带1、混凝土半透膜2、耐碱棉纸3、锰环4和5、集流体钢筒6和导线7，导线7焊接在集流体钢筒6一端，将二个锰环4和5分别推入集流体钢筒6内，用耐碱棉纸3缠住混凝土半透膜2前端并轻推入集流体钢筒6内，耐碱棉纸3与二个锰环4和5接触，用密封胶带1将参比电极主体结构密封并使混凝土半透膜2一端与外界接触，形成一体式结构的二氧化锰参比电极。

实施例1：

选用β形二氧化锰粉末，粒度在300～400目之间，经过表面除水处理，处理温度120℃，处理时间30分钟；按重量百分比分别取处理后的二氧化锰粉末70％；蒙托石20％；1mol/L浓度的KOH溶液1.5％；7.5％的乙炔黑粉末和1％的聚四氟乙烯乳液，利用机械方法充分混合，并研磨60分钟，利用油压机，将上述混合粉末在工具钢模具中压缩并按制作工艺过程进行装配，得到二氧化锰参比电极，其电位稳定在68±5mV。

实施例2：

选用γ形二氧化锰粉末，粒度在300～400目之间，经过表面除水处理，处理温度120℃，处理时间30分钟；按重量百分比分别取处理后的二氧化锰粉末80％；蒙托石15％；9mol/L浓度的KOH溶液1.5％；2.5％的乙炔黑粉末和1％的聚四氟乙烯乳液，利用机械方法充分混合，并研磨60分钟，利用油压机，将上述混合粉末在工具钢模具中压缩并按制作工艺过程进行装配，得到二氧化锰参比电极，其电位稳定在68±5mV。

Claims

1.一种二氧化锰参比电极，主体结构包括密封胶带、混凝土半透膜、耐碱绵纸、二氧化锰锰环、集流体钢筒和导线，其特征在于导线焊接在集流体钢筒一端，将二个二氧化锰锰环分别推入集流体钢筒内，用耐碱棉纸缠住混凝土半透膜前端并轻推入集流体钢筒内，耐碱棉纸与二个二氧化锰锰环接触，用密封胶带将参比电极主体结构密封并使混凝土半透膜一端与外界接触，形成一体式结构的二氧化锰参比电极；选取开口形筒式结构的不锈钢筒作为集流体钢筒，一端封闭，封闭端外部用焊锡连接铜导线，另一端开口，钢筒内表面经过镀镍处理。

2.根据权利要求1所述的二氧化锰参比电极，其特征在于制作过程为：先选用β或γ形二氧化锰粉末，经表面除水处理得二氧化锰基料；按下列重量百分比分别选取物料，取除水处理后的二氧化锰粉末70～80％；蒙托石15～25％；1～9mol/L的KOH溶液1.5％；乙炔黑粉末2～8％；聚四氟乙烯乳液1％；采用研钵研磨得混合粉末基料；将混合粉末基料在钢模具中压制成形的二个二氧化锰锰环推入钢筒内，轻压，使锰环与钢筒良好接触；在后一个锰环上压入一个塑料薄片待用；将卷制成形的耐碱棉纸浸入9mol/L的KOH溶液中20～40分钟，取出晾干，将其衬在锰环内表面；将水泥粉与水按7：3的重量比例混合，浇入表面涂有机油的不锈钢模具中，用钝头棍捣实后放置7天，制成成型的半透膜形状，将半透膜插入钢筒内的二个锰环中；最后用密封胶带将除半透膜外的其余部分进行密封，制成二氧化锰参比电极。