应用于钢筋混凝土腐蚀监测电化学传感器的发展与应用

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1、2016年第8期（总第322期）混凝土工艺与设备Number8in2016（TotalNo.322）ConcreteTECHNICSANDEQUIPMENTdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2016.08.042应用于钢筋混凝土腐蚀监测电化学传感器的发展与应用曹承伟，赵铁军，刘洪珠，刘庆，王燕茹（青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033）摘要：以钢筋混凝土腐蚀原理为基础，阐述了电化学传感器在混凝土监测中扮演着重要的角色。总结了电化学传感器的独有特征，论述了国内外电化学传感器在混凝土的研究现状及应用，并对存在问题提出建议。关

2、键词：混凝土；钢筋腐蚀；电化学传感器；监测中图分类号：TU528.06文献标志码：A文章编号：1002-3550（2016）08-0156-05DevelopmentandapplicationonsteelcorrosionmonitoringofelectrochemicalsensorsCAOChengwei，ZHAOTiejun，LIUHongzhu，LIUQing，WANGYanru（SchoolofCivilEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China）Abst

3、ract:Basedonthecorrosionmechanismofreinforcedconcrete，itdescribesthatelectrochemicalsensorsplayanimportantroleinthemonitoringofconcrete.Theuniquecharacteristicsoftheelectrochemicalsensorsaresummarized.Thepresentsituationofre-searchesandapplicationsfortheelectrochemicalsensorsath

4、omeandabroadarediscussed，andIpresentsomesuggestionsonexistingproblems.Keywords:concrete；steelcorrosion；electrochemicalsensor；monitoring0引言造成混凝土寿命缩短的原因有很多，其中由氯离子引起的钢筋锈蚀破坏是最致命的因素。随着经济技术的发展，越来越多的工程（例如青岛地铁等）应运而生。对于混凝土的实时在线监测和维护，电化学传感器在其中扮演着重要的角色。相关资料说明[1]：美国桥梁因钢筋的腐蚀问题付出了沉重的代价。因此，通过实

5、时在线监测和维护，不仅可以延长建筑物的使用寿命，而且还可以避免重大的人员图1外界介质侵蚀混凝土示意图伤亡和财产损失，具有重要的社会意义和经济价值[2]。混凝土本身显碱性。在碱性环境作用下，钢筋的表面为提高混凝土的耐久性，国内外开始研发钢筋混凝土容易形成钝化膜，钝化膜的形成可以有效的降低钢筋的锈腐蚀监测传感器，通过对传感器得出的相关参数来预测混蚀。海洋工程及湖泊存在大量的氯离子，氯离子会侵入钢筋凝土的使用寿命。进而采取相应的补救措施来达到预期的混凝土内部，破坏钢筋表面所形成的钝化膜，这时钢筋表效果。现为活化状态，钢筋很快会腐蚀，腐蚀产物为Fe3O4等，混

6、1钢筋混凝土腐蚀原理凝土内部会由于钢筋的锈蚀产生体积膨胀，膨胀会产生内应力引起混凝土的开裂。另外，自然界的酸性物质会导致混钢筋的主要成分是铁，铁与周围的介质（O2、H2O等）凝土这种高碱性的环境的pH值降低，进而影响混凝土的使发生化学反应。钢筋腐蚀有两大类：化学腐蚀和电化学腐蚀。用寿命。混凝土结构的腐蚀程度如图2。钢筋腐蚀的几个必要条件：（1）存在共轭阴极；2钢筋混凝土电化学传感器监测的独有特征（2）钢筋的钝化膜被破坏；国内外对混凝土监测，传统的方法是对混凝土进行破（3）存在侵蚀条件。坏试验-磨粉取样，再对混凝土粉进行化学分析（滴定），外界介质侵蚀混凝

7、土，如图1所示。-监测混凝土浓度Cl浓度等。而电化学传感器有以下特征：收稿日期：2015-09-09基金项目：国家重点基础研究发展计划“973”项目（2015CB655100）；国家自然科学基金重点国际合作项目（51420105015）·156·的临界氯离子含量的深度以及腐蚀时间，提供钢筋锈蚀的预警和破坏之前的防护措施。该系统包括阳极梯（6个单阳极和1个温度传感器）、阴极棒（钛铂合金棒制成）、连接导线（即屏蔽线：能够有效的屏蔽干扰信号）、接线盒以及连接钢筋[5]，如图3所示。图2钢筋混凝土随龄期的腐蚀程度示意图（1）无损坏、实时在线全程跟踪监测；（2）

8、节省大量的时间；（3）省力。3钢筋混凝土电化学传感器的发展图3阳极梯实物图钢筋混凝土电化学传感