CN101334353A - 一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，涉及一种传感器。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。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。分别制备Cl^－探针、pH探针、钢筋电极和参比电极，将Cl^－探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极安装在外壳中。将各探针和电极的外引导线与金属外壳连接并伸出金属外壳，各探针和电极之间及与金属外壳之间密封固定，各探针和电极的上端露出绝缘材料，露出端用透水材料包覆；外引导线与金属外壳的连接部位密封。

Description

一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器

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。

MnO₂环状电极内设有Ca(OH)₂填充层，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环状电极最好为MnO₂与石墨混合粘结的环状电极，金属集流体最好为一端封闭的圆筒状不锈钢集流体。

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最好设有覆盖露出端的透水材料保护层。透水材料保护层最好为透水水泥保护层。

所述的各探针和电极露出绝缘密封层的露出端的长度最好为1～5mm。

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的制备方法包括以下步骤：

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；

银棒最好为直径1～6mm的银棒。阳极氯化的时间最好为48h。

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；所述KOH、NaOH和Ca(OH)₂三组分混凝土模拟空隙液的组成最好为：0.6mol/L KOH+0.2mol/L NaOH+0.001mol/L Ca(OH)₂。

制备IrO₂电极的方法可为：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。铱丝最好为直径约0.2～3.0mm的铱丝。

制备IrO₂电极的方法可为：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。溶剂最好是质量百分比含量为10％～50％的异丁醇、乙醇或水。钛棒直径最好为1.0～10mm。

制备IrO₂电极的方法可为：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。钛棒直径最好为1.0～10mm。

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。钢筋电极的尺寸最好是直径3～12mm，长30～80mm。

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，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。MnO₂环状电极的尺寸最好是长3～20mm，直径为5～15mm，壁厚1～5mm的圆环。

2)装配

将上述制备好的Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及MnO₂参比电极，一起安装在外壳中。将各探针和电极的外引导线与外壳连接并伸出外壳，各探针和电极的相互之间及与外壳之间用绝缘材料密封固定在一起，各探针和电极的上端露出绝缘材料，露出端用透水材料包覆保护；外引导线与外壳的连接部位也用绝缘材料密封，即装配完毕，得到本发明用于检测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，外壳既作为传感器的支持保护套，又兼为传感器电化学测量的辅助电极。

本发明的工作原理：

Cl^-探针工作原理：采用Ag/AgCl电极作为Cl^-探针，其工作原理可以用下式表示：

根据能斯特公式： $E=E_0+\frac{2.303\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\lg \left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]$

从式中可以看出，Cl^-探针的电极电位E与测量体系的Cl^-浓度对数值成线性关系，测量探针的电极电位E就可以计算出体系Cl^-浓度。

pH探针工作原理：采用IrO₂(或IrO₂/Ti)电极作为pH探针，其工作原理如下式所示：

根据能斯特公式： $E=E_0+\frac{2.303\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\lg \left[H^{+}\right]=E_0-\frac{2.303\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\mathrm{pH}$

从式中可知：pH探针的电极电位与测量体系的pH值成线性关系，测量探针的电极电位就计算得到体系的pH值。

腐蚀状态与腐蚀速度的测量：通过测量钢筋电极的腐蚀电位E_corr可以定性评定钢筋在混凝土环境中的腐蚀状态，腐蚀电位可直接测量得到；腐蚀电流密度i_coor则反映钢筋在混凝土中的腐蚀速度，通过测量钢筋电极的线性极化曲线得到。腐蚀电流密度icorr与极化电阻有如下关系：

$i_{\mathrm{coor}}=\frac{{\mathrm{\β}}_a{\mathrm{\β}}_c}{2.303({\mathrm{\β}}_a+{\mathrm{\β}}_c)}\frac{1}{R_p}=\frac{B}{\mathrm{Rp}}$

腐蚀电流密度i_corr和极化电阻R_p可以通过程序拟合和数据处理直接得到，从而评价混凝土环境中钢筋的腐蚀状态和腐蚀速度。

与现有技术比较，本发明具有响应灵敏度高、线性良好、寿命长、检测参数多、可靠性高等特点，可同时实现对服役中的钢筋混凝土结构内部腐蚀环境(pH、Cl^-浓度)和钢筋腐蚀状态及腐蚀速度进行现场实时监测，特别适用于对桥梁、隧道、堤坝、核电、海洋设施、地下建筑等大型钢筋混凝土工程结构的服役安全性进行长期跟踪监测。对于更全面、更可靠地评测钢筋混凝土工程结构安全性和服役寿命具有十分重要的实际意义。

附图说明

图1为本发明实施例的纵向结构示意图。

图2为本发明实施例的横向结构示意图。

图3为本发明实施例的MnO₂参比电极的结构示意图。

图4为本发明实施例的Cl^-探针电极电位对Cl^-浓度的响应关系图。在图4中，横坐标为氯离子浓度c(Cl^-)/mol/L，纵坐标为电位E/mV。

图5为本发明实施例的pH探针电极电位对pH值的响应关系图。在图5中，横坐标为pH值，纵坐标为电位E/mV。

图6为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡时，Cl^-浓度随时间的变化图。在图6中，横坐标为时间time/h，纵坐标为氯离子浓度c(Cl^-)/mol/L。

图7为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡时，pH值随时间的变化图。在图7中，横坐标为时间time/h，纵坐标为pH值。

图8为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡时，钢筋腐蚀电位随时间的变化图。在图8中，横坐标为时间time/h，纵坐标为腐蚀电位/mV。

图9为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡，腐蚀电流密度随时间的变化图。在图9中，横坐标为时间time/h，纵坐标为腐蚀电流密度/A·cm^-2。

图10为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡，极化电阻(线性极化)随时间的变化图。在图10中，横坐标为时间time/h，纵坐标为极化电阻R_p/Ω。

图11为本发明实施例在3.5％NaCl溶液中浸泡，电荷转移电阻(EIS)随时间的变化图。在图11中，横坐标为时间time/h，纵坐标为电荷转移电阻R_t/Ω。

具体实施方式

参见图1和2，为了将用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器的结构示意更清晰，图1将各探针和电极依次排列，实施例中各探针和电极实际是按图2方式排列。

用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器设有不锈钢圆筒状的外壳1、Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4、MnO₂参比电极5，以及外引导线21、31、41和51。

Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5均设于外壳1中且间隔平行设置，Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5的下端均分别设有外引导线21、31、41和51，Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5的相互之间及与外壳1之间均设有绝缘密封层6，Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5的上端均露出绝缘密封层6。Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5露出绝缘密封层6的上端均由透水水泥保护层7覆盖。所述的各探针和电极露出绝缘密封层的露出端长度为1～5mm。透水水泥保护层7中的水与灰的质量比为0.3～0.8。

Cl^-探针2为AgCl/Ag电极棒，AgCl/Ag电极棒为表面覆盖AgCl膜的银棒。

pH探针3为IrO₂电极棒，IrO₂电极棒为镀铱的钛棒。

钢筋电极4为钢筋电极棒，钢筋电极棒采用与工程实际相同的钢筋。

参见图3，MnO₂参比电极5设有不锈钢圆筒状的集流体52和MnO₂环状电极53，MnO₂环状电极53位于集流体52中且与集流体52电连接，MnO₂环状电极53内设有Ca(OH)₂填充层54，集流体52下端设外引导线51，MnO₂环状电极53的上端面至集流体52上端口之间设有透水性多孔陶瓷密封层55。MnO₂环状电极53为MnO₂与石墨混合粘结的环状电极，集流体52下端封闭。

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的具体制备方法如下：

1、分别制备Cl^-探针2、pH探针3、钢筋电极4和MnO₂参比电极5

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0.1mol/L的HCl溶液中，通过0.1mA/cm²的电流进行阳极氯化48h，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电极与导线焊接在一起，并用绝缘材料密封焊接部位和侧面，只将AgCl/Ag电极的一端暴露出5mm作为Cl^-探针。

pH探针的制备：

方法a、取直径为1mm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700℃下高温氧化1h。

方法b、配制含氯铱酸质量分数为40％的异丁醇涂液，将涂液刷涂在直径6mm钛棒表面，在80℃下烘干，然后在450℃下烧制2h，重复上述涂刷、烘干、烧制过程8次。

方法c、配制5％氯铱酸的水溶液50ml，加入草酸钾300mg和30％H₂O₂溶液0.5mL，用K₂CO₃调节pH到10.5，在80℃下加热20min，得到镀铱液。直径6mm钛棒在60％H₂SO₄中80℃下刻蚀5min后，在镀铱液中以0.5mA/cm²电流阳极处理1h，可得到满足技术要求的IrO₂电极。将制得的IrO₂电极与外引导线焊接在一起，并用绝缘材料密封焊接部位和侧面，只暴露5mm长的IrO₂电极，在三组分混凝土模拟空隙液中老化28d以上，就制得pH探针。上述三组分混凝土模拟空隙液的组成为：0.6mol/L KOH+0.2mol/L NaOH+0.001mol/L Ca(OH)₂。

钢筋电极的制备：

取Q235钢筋材料加工成直径6mm，长30mm的圆柱体钢筋，将圆柱体钢筋的一端与导线焊接在一起，并用绝缘材料将焊接部位和侧面密封，圆柱体钢筋只露出另一端，制成工作面积一定的钢筋电极。

参比电极的制备：将MnO₂、石墨和粘结剂混合，压制成长为15mm，直径为10mm，壁厚为3mm的环状电极，安装于一端封闭的圆筒状不锈钢集流体(尺寸为长为30mm，直径为14mm，壁厚为2mm)内，环状MnO₂电极与不锈钢集流体连接，MnO₂环状电极内填充Ca(OH)₂，不锈钢集流体另一端用多孔透水性陶瓷材料密封，不锈钢集流体与导线焊接，以环氧树脂或橡胶将焊接部位和不锈钢集流体外部密封。

2、装配

将上述的Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及参比电极按设定的分布和尺寸要求，一起安装在长为40mm，直径为35mm，壁厚为2mm的外壳1中，外壳1采用圆筒状不锈钢护套。Cl^-探针、pH探针、钢筋电极及参比电极与导线连接的一端用绝缘密封层6与外壳1密封固定在一起，各探针电极暴露端用厚约5mm的水/灰比为0.6的多孔透水性材料包覆保护。不锈钢护套也与导线焊接在一起，并用绝缘材料将焊接部位密封，不锈钢护套既作为传感器的支持保护套，又兼为传感器电化学测量的辅助电极。装配完毕即得到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。

下面给出本发明多功能传感器的测试结果(参见图6～11和表1)。

将制得的腐蚀传感器直接浸泡在3.5％NaCl溶液(模拟海水)中，定期测量Cl^-探针、pH探针和钢筋电极相对于参比电极的电位，不锈钢护套做辅助电极，测量仪器为AUTOLAB电化学工作站。同时采用线性极化和电化学阻抗检测钢筋电极的腐蚀状况。线性极化的条件如下：扫描范围为开路电位±30mV，扫描速度1mv/s。电化学阻抗的测试条件如下：频率范围为10⁵～10^-2Hz，测试电位为开路电位。线性极化和电化学阻抗数据均用仪器拟合得到电化学腐蚀参数。

从图6中可看出，在浸泡100～200h周期内，Cl^-浓度从10^-4mol/L增大到0.01～0.03mol/L，随后继续逐渐增大。

从图7中可看出，在浸泡150～500h周期内，pH从13左右降低到约12，随后数值有所波动，总的趋势是在减小。

从图8和图9可看出，钢筋电极的腐蚀电位在浸泡200～400h周期内，发生明显负移，约负移200mV，同时发现，此时钢筋的腐蚀电流密度增大约一个数量级。结果表明，随着混凝土内部腐蚀环境的变化，钢筋电极的表面钝性破坏，并发生明显的腐蚀现象。

从图10和图11中可看出，在浸泡150～400h周期内，钢筋电极的极化电阻发生大幅降低，而电荷转移电阻也发生明显降低，表明钢筋电极腐蚀速度加快。

参见表1，表1给出了采用不同方法制备的用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器在NaCl溶液中浸泡200～400h周期内的各测试参数。

表1

从上述测试结果可得到如下结论：在含氯的腐蚀性环境中，本发明可敏感地检测到Cl^-渗入混凝土膜层的动态行为，可检测到钢筋混凝土界面Cl^-浓度的增大和pH的降低，同时还可检测钢筋的腐蚀与保护状态(腐蚀电位)，和腐蚀速度(腐蚀电流和腐蚀电阻)，即随着钢筋混凝土界面腐蚀环境的变化，钢筋表面发生钝化膜的破坏，腐蚀速度加快，从而可全面检测/监测混凝土结构中的腐蚀环境和钢筋的腐蚀状态及腐蚀速度。在检测过程各种腐蚀参数发生波动，这是因为多孔透水材料的不均匀所致。相对于钢筋混凝土结构数十年甚至上百年的使用寿命而言，这种波动可完全忽略不计。本发明可广泛应用在钢筋混凝土结构中，用以检测混凝土的碳化、Cl^-等腐蚀物种的渗透以及钢筋的腐蚀状况，预测钢筋混凝土结构的剩余寿命和服役安全性。

Claims (10)

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环状电极内设有Ca(OH)₂填充层，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，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。

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