CN103808647A - 水泥基腐蚀电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试钢筋耐腐蚀性能装置，具体的说，涉及一种对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀情况进行监测的传感器。本发明的水泥基腐蚀电流传感器，包括单阳极（1）、单阴极（3）、绝缘密封圈（2）、支架（4），单阳极（1）和单阴极（3）交替嵌套在支架（4）上，单阳极（1）和单阴极（3）之间通过绝缘密封圈（2）间隔，一个单阳极（1）和一个单阴极（3）组成一对电极，每个单阳极（1）和每个单阴极（3）分别与对应的导线（5）相连，每根导线（5）通过支架（4）内部引出。对混凝土的浇筑及混凝土结构不会产生影响，是一种效果良好的无损监测系统。

Description

水泥基腐蚀电流传感器

技术领域

本发明涉及一种测试钢筋耐腐蚀性能装置，具体的说，涉及一种对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀情况进行监测的传感器。

背景技术

在影响钢筋混凝土耐久性的诸多因素之中，钢筋锈蚀是最主要的因素之一。当混凝土结构中的钢筋锈蚀时，尽管混凝土表面会出现锈迹，混凝土保护层会产生顺筋胀裂和局部剥落，但是钢筋混凝土的破坏程度、破坏进程和修复后的效果仅靠外观观察是远远不能满足的。此外，混凝土中如果钢筋锈蚀出现破坏再进行修补，会导致工作量加大、造价高和效益差等问题。为此，需要一种能够合理、随时快速了解混凝土内部状态的监测设备，从而为可能需要的腐蚀防护或修复措施提供科学依据，有效延长了混凝土服役年限，最终确保了工程安全。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种水泥基腐蚀电流传感器，其能够及时迅速准确的反馈混凝土保护层内临界氯离子到达深度信息，预测混凝土结构中钢筋的锈蚀时间，为可能需要的腐蚀防护或修复措施提供科学依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括单阳极、单阴极、绝缘密封圈、支架，单阳极和单阴极交替嵌套在支架上，单阳极和单阴极之间通过绝缘密封圈间隔，一个单阳极和一个单阴极组成一对电极，每个单阳极和每个单阴极分别与对应的导线相连，每根导线通过支架内部引出。

电流测试原理：在不含氯离子的混凝土中，阴、阳两个电极均由于混凝土孔隙液中的高碱性环境而得到保护处于钝化状态。这个时候，两个电极电位接近，它们之间的电流（宏电流）非常小。如果混凝土中相应位置达到了临界氯离子浓度，阳极表面将不再受到保护，阳极将脱钝并开始腐蚀，其电位会明显降低，而相应的阴极电位变化不大，从而阴、阳极之间的电位差增大，宏电流急剧增大。从宏电流的大小可以看出钢筋是否锈蚀以及锈蚀的程度。

电阻测试原理：在自然环境中，混凝土的含水量与其电阻具有很好的相关性，饱水混凝土电阻在10-100Ω，干混凝土电阻则更高。一般情况下，混凝土电阻越大，钢筋锈蚀的几率就越小。所以通过测试相邻阴极之间的混凝土的电阻，可以推测出混凝土不同深度钢筋锈蚀几率的大小。电阻测试辅助于电流测试，使测试更准确。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的环形钢筋锈蚀传感器，其能够及时迅速准确的反馈混凝土保护层内临界氯离子到达深度信息，预测混凝土结构中钢筋的锈蚀时间，为可能需要的腐蚀防护或修复措施提供科学依据；传感器包括四层或四层以上由单阳极、单阴极和绝缘密封圈组成的结构，即传感器包括至少四对电极。分层多，层与层之间距离小且单阳极厚度仅为2mm，可以更准确地反馈出临界氯离子到达的深度，即更准确地预测出混凝土中钢筋锈蚀的时间；单阳极和单阴极之间的距离很小，每对电极的单阳极和单阴极之间的间距为1-2mm，混凝土电阻对其电流测量的影响较小，使得测试更敏锐。

支架为PVC管，所述PVC管为外径为16mm。PVC管内部填充水泥砂浆。

所述单阳极为外径30mm，内径16mm且厚为2mm的普通片状钢圈，所述单阴极为外径20mm，内径16mm的不锈钢或铂钛合金。

所述导线之间为独立的单独结构，且导线上设有顺序编号。

所述支架的PVC管内部填充超高强水泥砂浆，其作用是固定导线并保护导线不易受损，同时增大传感器与混凝土的相容性，使传感器阳极所处的混凝土环境更加接近于混凝土中结构钢筋所处的环境，即传感器阳极和结构钢筋都被水泥混凝土材料所包围，使得测试更准确，测试更符合实际情况。

传感器共包括四个或四个以上的单阳极、单阴极，任何一个单阴极都可以和单阳极组成回路，这样就可以避免个别单阴极损坏或连接不通的情况下，其对应单阳极无法测试的问题；传感器既可以预埋在混凝土中也可以在混凝土成型后通过钻孔的方式安装；传感器所用材料包括有普通钢、不锈钢或铂钛合金、PVC管等，成本低廉；且其体积很小，对混凝土的浇筑及混凝土结构不会产生影响，是一种效果良好的无损监测系统；此外，还具有操作简单，易加工等优点。

附图说明

图1为本发明中一对电极结构示意图；

图2是本发明实施例1的传感器结构示意图；

图3是本发明实施例1的传感器俯视图；

图4为本发明实施例2的传感器结构示意图；

图5为本发明实施例3的传感器结构示意图。

图中：1.单阳极；2.绝缘密封圈；3.单阴极；4.支架；5.导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1、图2、图3所示，环形钢筋锈蚀传感器，其包括由四层结构组成的传感器，PVC管支架4以及其之间为独立的单独结构的导线5；传感器每层结构内包括一个单阳极1和一个单阴极3，单阳极1为外径30mm，内径16mm且厚为2mm的普通片状钢圈，单阴极3为外径20mm，内径为16mm的不锈钢钢管，单阳极1和单阴极3交替嵌套在支架4上，且其之间均设置一个绝缘密封圈2，即传感器共包括八个绝缘密封圈2，其作用是对单阳极1和单阴极3进行绝缘和固定；且每个单阳极1和单阴极3均与对应的导线5相连接，即传感器每层结构包括两根导线5，共八根导线5；导线5从1到8的顺序编号；导线5通过支架4内部被引到外部，支架4的内部填充有超高强水泥砂浆，其作用是固定导线5并保护导线5不易受损，同时增大传感器与混凝土的相容性。

这样在使用时，本发明的环形钢筋锈蚀传感器，在绑扎好钢筋后，将其固定在钢筋混凝土结构的钢筋上；固定时保持传感器竖直，单阳极1的面与混凝土表面平行，这样就能保证传感器的四层结构分别处于不同的深度；根据混凝土保护层厚度来确定其与钢筋的绑扎位置，且确保其第一层单阳极1距离混凝土表面10mm-12mm；导线5预留在混凝土的外面；然后浇筑混凝土，混凝土浇筑好以后，根据结构的外部环境，定期用万用表测试读数；外部环境情况恶劣时，每次读数的相隔时间需短一些，一般情况下，一年需读六次。读数时，用万用表依次连接传感器每层结构中的单阳极1和单阴极3，然后记下单阴极3和单阳极1连接后30s时的电流读数，本环形钢筋锈蚀传感器共读取四个数；当单阳极1开始锈蚀时，电流读数会产生明显的升高，即该单阳极1处氯离子达到了临界浓度，从而通过四个单阳极1开始锈蚀的时间，确定临界氯离子到达的位置，最后预测出钢筋混凝土内钢筋发生锈蚀的时间。同时可测相邻阴极之间电阻，从而间接推测出不同深度混凝土的湿度，以此判断混凝土中钢筋锈蚀的几率，再结合电流读数则能更准确地预测钢筋的锈蚀情况。

实施例2

如图4所示，所述传感器包括六层结构，每层结构包括一个单阳极1和一个单阴极3，单阳极1和单阴极3交替嵌套在支架4上，且之间均设有一个绝缘密封圈3，即传感器包括十二个绝缘密封圈；且每个单阳极1和单阴极3均与对应的导线5相连接，即传感器每层结构包括二根导线，共有十二根导线。

其它同实施例1。

实施例3

如图5所示，所述传感器包括八层结构，每层结构包括单阳极1、单阴极3和绝缘密封圈2。

同实施例1。

Claims (6)

1.一种水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，包括单阳极（1）、单阴极（3）、绝缘密封圈（2）、支架（4），单阳极（1）和单阴极（3）交替嵌套在支架（4）上，单阳极（1）和单阴极（3）之间通过绝缘密封圈（2）间隔，一个单阳极（1）和一个单阴极（3）组成一对电极，每个单阳极（1）和每个单阴极（3）分别与对应的导线（5）相连，每根导线（5）通过支架（4）内部引出。

2.根据权利要求1所述的水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，传感器包括至少四对电极。

3.根据权利要求1或2所述的水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，支架（4）为PVC管。

4.根据权利要求3所述的水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，PVC管内部填充水泥砂浆。

5.根据权利要求2所述的水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，每对电极的单阳极（1）和单阴极（3）之间的间距为1-2mm。

6.根据权利要求2所述的水泥基腐蚀电流传感器，其特征在于，单阴极（3）采用不锈钢或铂钛合金。

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