CN210136198U - 一种用于监测混凝土结构pH值的传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，包括非金属管套、保护层、MnO2参比电极、钢筋电极、不锈钢对电极、pH探针、万用表、导线，所述非金属管内部设有所述保护层、所述保护层内部设有MnO2参比电极，所述MnO2参比电极外侧分别设有所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及一组所述pH探针，所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及每个pH探针末端均设有所述导线，所述导线一端连接所述万用表，每个所述pH探针均设置在所述钢筋电极和所述不锈钢对电极之间，且每个所述pH探针之间呈阶梯状排列。本实用新型的有益效果：本实用新型具有抗干扰能力强、数据响应稳定等优点，同时利用多根pH探针的梯度排列，来提高监测结果的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉传感器的领域，特别是一种用于监测混凝土结构pH值的传感器。
背景技术
混凝土保护层碳化是引起钢筋腐蚀，造成钢筋混凝土工程结构发生破坏的主要因素之一，它是由大气环境中的酸性气体如CO2气体通过混凝土孔隙自由向内扩散侵入的，由于混凝土是碱性材料，其pH值约为12-14。
在高碱性环境下钢筋表面会形成一层致密的钝化膜，而酸性气体的侵蚀会与混凝土中的 Ca(OH)2发生反应，使混凝土碳化，导致混凝土体系pH值降低，混凝土碳化使混凝土碱性保护层的厚度逐渐减少，进而破坏混凝土结构中钢筋表面的钝化膜，使钢筋发生腐蚀，同时由于钢筋腐蚀后钢筋表面聚集的腐蚀产物会使混凝土保护层胀裂，导致大量水分和氧气渗入，加快腐蚀进度，造成恶性循环，所以监测pH值的变化可作为衡量钢筋混凝土结构安全的一个重要指标。
其中，埋置pH传感器是当前用于监测混凝土碳化较为成熟的技术，金属氧化物pH电极因其强度高、内阻低、易于微型化，常应用于混凝土介质中，黄若双等人利用电化学阳极氧化制备IrO2电极，对钢筋/混凝土界面pH进行原位测量；陈东初等采用熔融碳酸锂氧化法制备的固态Ir/IrO2电极对混凝土内pH进行检测，结果表明在pH值0-14范围内电极电位与pH 具有较好的线性关系。上述技术存在一定的局限性，只能定点原位检测混凝土pH值，不能准确反映钢凝土结构的pH值分布情况，本实用新型在此基础上提出一种用于监测混凝土结构 pH值的传感器可梯度监测混凝土结构pH分布情况的多功能腐蚀传感器，能够实现监测不同深度混凝土保护层的pH值分布情况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，以解决。
一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，包括非金属管套、保护层、MnO2参比电极、钢筋电极、不锈钢对电极、pH探针、万用表、导线，所述非金属管内部设有所述保护层、所述保护层内部设有MnO2参比电极，所述MnO2参比电极外侧分别设有所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及一组所述pH探针，所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及每个pH探针末端均设有所述导线，所述导线一端连接所述万用表，每个所述pH探针均设置在所述钢筋电极和所述不锈钢对电极之间，且每个所述pH探针之间呈阶梯状排列。
优选地，所述MnO2参比电极、所述钢筋电极、所述不锈钢对电极和所述pH探针之间以绝缘密封材料粘合固定，所述导线以绝缘密封材料填充密封。
优选地，所述pH探针为IrO2/Ti电极，且所述pH探针设置数量为2-5根。
优选地，所述非金属管套的材质为塑料、尼龙或聚四氟乙烯。
优选地，所述保护层包括绝缘密封层和透水防护层，所述透水防护层设置在所述绝缘密封层上侧。
优选地，所述绝缘密封层材料为环氧树脂。
优选地，所述透水防护层材料为水泥砂浆保护层。
优选地，所述pH探针工作端面至透水防护层上表面的距离梯度分布为1-5mm。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，可梯度监测混凝土结构pH值，通过在非金属管套中设置的MnO2参比电极和pH探针，来探测混凝土中pH值分布的情况，同时利用多根pH探针的梯度排列，来提高监测结果的准确性，本实用新型的传感器具有良好的抗干扰能力和良好的对数据响应稳定性，通过监测混凝土中pH 值的分布状况，从而判断出混凝土结构的碳化情况，是工作人员更加直观的掌握混凝土碳化的位置，并对其采取相应的维护措施。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为本实用新型轴测图；
图2为非金属管套的内部结构示意图；
图3为非金属管套和保护层的剖视图；
图4为MnO2参比电极、钢筋电极、不锈钢对电极和pH探针的基本结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解所述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型提供的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，包括非金属管套1、保护层2、MnO2参比电极3、钢筋电极4、不锈钢对电极5、pH探针6、导线7、万用表8，所述非金属管套1的材质为塑料、尼龙或聚四氟乙烯，所述非金属管1内部设有所述保护层2，所述保护层2包括绝缘密封层2.1和透水防护层2.2，所述透水防护层2.2设置在所述绝缘密封层2.1上侧，所述绝缘密封层2.1材料为环氧树脂，所述透水防护层2.2材料为水泥砂浆保护层，其配比为水泥：沙子：水＝1：(1.5-4)：(0.3-0.6)。
所述保护层2内部设有MnO2参比电极3，所述MnO2参比电极3外侧分别设有所述钢筋电极4和所述不锈钢对电极5以及一组所述pH探针6，所述钢筋电极4和所述不锈钢对电极5以及每个pH探针6末端均连接所述导线7，所述导线7另一端连接所述万用表8，每个所述 pH探针6均设置在所述钢筋电极4和所述不锈钢对电极5之间，且每个所述pH探针6之间呈阶梯状排列。
所述MnO2参比电极3、钢筋电极4、不锈钢对电极5、pH探针6均沿轴向排列，且每个部件之间均以绝缘密封材料粘合固定，所述导线7和非金属管套之间以绝缘密封材料进行填充密封。
所述pH探针6为IrO2/Ti电极，且所述pH探针6设置数量为2-5根，其中最佳采用数量3根，3根pH探针6的工作端面与所述透水防护层2.2上表面的距离梯度设置为1mm、3mm、5mm。
本实用新型采用IrO2/Ti电极作为pH探针6，每个pH探针6在混凝土中按梯度排列，与 MnO2参比电极3之间构成多个原电池回路，可以监测不同混凝土深度下的pH值，其工作原理如下所示：
根据能斯特公式：
可通过万用表8测量得位于混凝土不同深度下的pH探针6相对与MnO2参比电极3的电极电位值E，继而可计算得到混凝土不同深度下的pH值。
综上所述，本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，可梯度监测混凝土结构pH值，通过在非金属管套1中设置的MnO2参比电极3和pH 探针6，来探测混凝土中pH值分布的情况，同时利用多根pH探针6的梯度排列，来提高监测结果的准确性，本实用新型的传感器具有良好的抗干扰能力和良好的对数据响应稳定性，通过监测混凝土中pH值的分布状况，从而判断出混凝土结构的碳化情况，是工作人员更加直观的掌握混凝土碳化的位置，并对其采取相应的维护措施。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：包括非金属管套、保护层、MnO2参比电极、钢筋电极、不锈钢对电极、pH探针、导线、万用表，所述非金属管内部设有所述保护层、所述保护层内部设有MnO2参比电极，所述MnO2参比电极外侧分别设有所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及一组所述pH探针，所述钢筋电极和所述不锈钢对电极以及每个pH探针末端均设有所述导线，所述导线一端连接所述万用表，每个所述pH探针均设置在所述钢筋电极和所述不锈钢对电极之间，且每个所述pH探针之间呈阶梯状排列。
2.根据权利要求1所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述MnO2参比电极、所述钢筋电极、所述不锈钢对电极和所述pH探针之间以绝缘密封材料粘合固定，所述导线以绝缘密封材料填充密封。
3.根据权利要求1所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述pH探针为IrO2/Ti电极，且所述pH探针设置数量为2-5根。
4.根据权利要求1所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述非金属管套的材质为塑料、尼龙或聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述保护层包括绝缘密封层和透水防护层，所述透水防护层设置在所述绝缘密封层上侧。
6.根据权利要求5所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述绝缘密封层材料为环氧树脂。
7.根据权利要求5所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述透水防护层材料为水泥砂浆保护层。
8.根据权利要求5所述的一种用于监测混凝土结构pH值的传感器，其特征在于：所述pH探针工作端面至透水防护层上表面的距离梯度分布为1-5mm。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112964640A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-15 | 大连理工大学 | 一种用于监测混凝土碳化深度的光纤传感器 |
| CN113281549A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 上海应用技术大学 | 一种改造型数字万用表及测量溶液pH、离子浓度的方法 |
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2019
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| CN113281549A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-20 | 上海应用技术大学 | 一种改造型数字万用表及测量溶液pH、离子浓度的方法 |
| CN113281549B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-08-23 | 上海应用技术大学 | 一种改造型数字万用表及测量溶液pH、离子浓度的方法 |
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