CN103822950A - 钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，它包括电极密封筒、电极本体、内参比电解质、电缆、多孔陶瓷封壳，所述的电极本体包括与电极密封筒轴心线相平行的贵金属电极本体和MnO2参比电极本体，所述电缆另一端分别与所述贵金属电极本体和MnO2参比电极本体相连接。一方面在电极密封筒底部安装多孔陶瓷封壳，减小了与混凝土介质之间的液接电位，适合在混凝土碱性介质中埋置应用；另一方面在电极密封筒内设置与电极密封筒轴心线相平行的贵金属电极本体和MnO2参比电极本体，既确保系统电极电位稳定的测量，又充分利用了贵金属电极本体的化学稳定性和高电导率，保证了其寿命的真正长效和测量的灵敏度。

Description

钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极
技术领域
 本发明属于钢筋混凝土结构腐蚀和防护技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极。
背景技术
应用在混凝土领域的参比电极主要有银/氯化银参比电极、二氧化锰参比电极和硫酸铜参比电极。硫酸铜参比电极通常作为便携式测量使用，因为这种金属/金属盐溶液类的电极，需要足够的水分来保证金属盐溶液（即内参比电解质的稳定）；而电极的隔膜材料既要控制硫酸铜向电极外部渗透，又要保证控制水分的迁移，导致这种电极在混凝土中的设计寿命不会超过10年。
目前在商业领域使用较成功的是金属/金属难溶盐类参比电极，比如银/氯化银参比电极、二氧化锰参比电极和Mo/MoO3电极。专利号为200710016441.0的中国发明专利涉及一种应用于混凝土中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。这类电极的好处是金属/金属难溶盐是较稳定的电极对，不需要太多的水分参与构成电极对，因此只需要少量的水分保证电化学测量的稳定性，内参比电解质制成糊状的即可；为了保证长期电化学测量的稳定性，避免水分干涸，在碱性内参比电解质中还可以添加吸水剂。但这类电极在实际制备过程中，金属难溶盐容易产生多种价态和晶型，导致不同批次制备的电极电位重现性不太高，使用前需要严格的校验过程。专利号为200710144314.9的中国发明专利公开了一种混凝土中钢筋锈蚀监测用全固态参比电极及其制备方法，该参比电极采用Ag/AgCl/KClsat体系，从参比电极的轴心向外依次为纯度为99.99％的Ag、AgCl 层、三组分多孔层以及水泥浆层构成。该发明充分考虑混凝土中钢筋锈蚀监测所需参比电极长寿命、电位稳定等特殊性，采用廉价的Ag/AgCl/KClsat 体系制备出一种新型全固态长寿命参比电极(ASSRE)，采用三组分多孔结构克服了普通液态参比电极寿命短、强度低的缺点。但是海洋工程中的混凝土全寿期内氯离子浓度通常变化较大，因此由于氯离子浓度的变化极大地影响了Ag/AgCl 电极电位的稳定性。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种寿命长、稳定性高的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，它包括电极密封筒、设于电极密封筒内的电极本体、装在电极密封筒内且包裹在所述电极本体外围的内参比电解质、一端穿出电极密封筒至外部的电缆、安装于电极密封筒底部的多孔陶瓷封壳，所述的电极本体包括与电极密封筒轴心线相平行的贵金属电极本体和MnO2参比电极本体，所述电缆另一端分别与所述贵金属电极本体和MnO2参比电极本体相连接。
优化地，所述的电极密封筒与多孔陶瓷封壳固制成一体式结构。
优化地，所述的电缆为两根，其中一根与贵金属电极本体连接，另一根与MnO2参比电极本体连接。
优化地，所述的贵金属电极本体的组成材料为铂、金、钯或钼
优化地，所述的内参比电解质包括碱性电解质溶液和甲基纤维素。
进一步地，以重量百分比计，所述的碱性电解质溶液含量为10~30%，所述的甲基纤维素含量为70~90%。
优化地，所述多孔陶瓷封壳的孔隙率为10~30%，孔径为0.5~3微米，抗压强度大于40MPa。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，一方面在电极密封筒底部安装多孔陶瓷封壳，减小了与混凝土介质之间的液接电位，适合在混凝土碱性介质中埋置应用；另一方面在电极密封筒内设置与电极密封筒轴心线相平行的贵金属电极本体和MnO2参比电极本体，既充分利用MnO2参比电极本体在高碱性环境下电化学稳定性，确保系统电极电位稳定的测量，又充分利用了贵金属电极本体的化学稳定性和高电导率，保证了其寿命的真正长效和测量的灵敏度，一备一用，满足设计寿命为混凝土设计寿期。
附图说明
附图1为本发明钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极的结构示意图；
其中，1、电极密封筒；2、电极本体；21、贵金属电极本体；22、MnO2参比电极本体；3、内参比电解质；4、电缆；5、多孔陶瓷封壳。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明。
如图1所示的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，包括电极密封筒1、电极本体2、内参比电解质3、电缆4和多孔陶瓷封壳5。
其中，电极密封筒1内设置有电极本体2，并且盛有浸润电极本体2表面的内参比电解质3；电极本体2包括贵金属电极本体21和MnO2参比电极本体22，它们与电极密封筒1的轴心线相平行；电缆4的一端穿出电极密封筒1至外部，另一端分别与贵金属电极本体21和MnO2参比电极本体22相连接；多孔陶瓷封壳5安装在电极密封筒1的底部。由于电极密封筒1底部安装有多孔陶瓷封壳5，减小了复合埋置式参比电极与混凝土介质之间的液接电位，适合在混凝土碱性介质中埋置应用；而且在电极密封筒内设置贵金属电极本体21和MnO2参比电极本体22，既充分利用MnO2参比电极本体在高碱性环境下电化学稳定性，确保系统电极电位稳定的测量，又充分利用了贵金属电极本体的化学稳定性和高电导率，保证了其寿命的真正长效和测量的灵敏度，一备一用，满足设计寿命为混凝土设计寿期。
在本实施例中，电极密封筒1与多孔陶瓷封壳5固制成一体式结构，方便安装于钢筋混凝土中；电缆为两根，其中一根与贵金属电极本体21连接，另一根与MnO2参比电极本体22连接，方便选用；贵金属电极本体21应当选用惰性金属材料制成，例如铂、金、钯或钼，确保其使用寿命。内参比电解质3包括碱性电解质溶液和吸水性高分子材料，碱性电解质溶液呈糊状，其含量为10~30 wt%（重量百分比）；吸水性高分子材料为70~90 wt%（重量百分比）。吸水性高分子材料可以采用常见的甲基纤维素、聚醇类等，从而保证电极材料在环境介质中的稳定性。多孔陶瓷封壳5的孔隙率为10~30%，孔径为0.5~3微米，抗压强度大于40MPa，当复合埋置式参比电极埋置与混泥土中时，能够稳定与混凝土介质之间的液接电位。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，它包括电极密封筒（1）、设于电极密封筒（1）内的电极本体（2）、装在电极密封筒（1）内且包裹在所述电极本体（2）外围的内参比电解质（3）、一端穿出电极密封筒（1）至外部的电缆（4）、安装于电极密封筒（1）底部的多孔陶瓷封壳（5），其特征在于：所述的电极本体（2）包括与电极密封筒（1）轴心线相平行的贵金属电极本体（21）和MnO2参比电极本体（22），所述电缆（4）另一端分别与所述贵金属电极本体（21）和MnO2参比电极本体（22）相连接。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：所述的电极密封筒（1）与多孔陶瓷封壳（5）固制成一体式结构。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：所述的电缆（4）为两根，其中一根与贵金属电极本体（21）连接，另一根与MnO2参比电极本体（22）连接。
4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：所述的贵金属电极本体（21）的组成材料为铂、金、钯或钼。
5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：所述的内参比电解质（3）包括碱性电解质溶液和吸水性高分子材料。
6.根据权利要求4所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：以重量百分比计，所述的碱性电解质溶液含量为10~30%，所述的吸水性高分子材料含量为70~90%。
7.根据权利要求1所述的钢筋混凝土腐蚀监测/检测用复合埋置式参比电极，其特征在于：所述多孔陶瓷封壳（5）的孔隙率为10~30%，孔径为0.5~3微米，抗压强度大于40MPa。
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