[发明专利]检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器，所述传感器包括传感器 筒体(1)、环形银丝(2)、输入铜导线(3)、输出铜导线(4)、微膨胀纤维水 泥半透膜层(5)、碱性凝胶层(6)、二氧化锰层(7)、金属桶体(8)和绝缘 密封胶层(9)，其特征在于：所述传感器筒体(1)外壁的下部沿传感器筒体 (1)的圆周方向开有环形凹槽(1-1)，所述传感器筒体(1)外壁沿高度方向 开有轴向凹槽(1-2)，且所述环形凹槽(1-1)与所述轴向凹槽(1-2)连通， 所述环形银丝(2)套装在传感器筒体(1)的环形凹槽(1-1)内，所述输入 铜导线(3)的下部位于轴向凹槽(1-2)内，且所述输入铜导线(3)的下端 与环形银丝(2)固接，所述微膨胀纤维水泥半透膜层(5)、碱性凝胶层(6) 和二氧化锰层(7)由下至上依次设置在传感器筒体(1)内，所述金属桶体(8) 由金属筒体(8-1)和金属端盖(8-2)构成，所述金属端盖(8-2)固装在金 属筒体(8-1)的上端，所述金属筒体(8-1)设置在二氧化锰层(7)与传感 器筒体(1)之间，所述金属端盖(8-2)位于二氧化锰层(7)的上端面上， 所述输出铜导线(4)的下端固装在金属端盖(8-2)的上端面的中部，所述金 属端盖(8-2)的上端面上涂有绝缘密封胶层(9)，所述传感器筒体(1)为绝 缘材料制成。

2.根据权利要求1所述的检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器，其特 征在于：所述传感器筒体(1)的长度为30～50mm。

3.根据权利要求1或2所述的检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器， 其特征在于：所述传感器筒体(1)的材料由硬质PVC塑料制成。

4.根据权利要求3所述的检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器，其特 征在于：所述传感器还包括二～四层铜丝网(7-2)，所述二氧化锰层(7)由 三～五层二氧化锰圆饼体(7-1)构成，三～五层二氧化锰圆饼体(7-1)由上 至下依次设置，且每两个二氧化锰圆饼体(7-1)之间设有一层铜丝网(7-2)， 每层铜丝网(7-2)的四周与金属桶体(8)的内壁相接触。

5.一种权利要求1、2或4所述的检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器 的制备方法，其特征在于检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器的制备方法步 骤如下：

步骤一、选取长度为30～50mm的硬质PVC塑料管，其中外径为8～12mm、 壁厚为1～1.5mm；在硬质PVC塑料管底端沿硬质PVC塑料管的圆周方向加工 一个环形凹槽(1-1)，其中环形凹槽(1-1)的中心线到硬质PVC塑料管底端 面的距离是3～6mm，环形凹槽(1-1)的深度0.5～0.8mm、环形凹槽(1-1) 宽度为0.8～1.2mm；

步骤二、将硬质PVC塑料管内壁的上下两端用粗砂纸打磨；

步骤三、选取直径为0.5～1.0mm的高纯度银丝，银丝纯度为99.999％， 选取银丝的长度为30～40mm，然后将输入铜导线(3)的下端焊接在银丝上， 保证银丝与输入铜导线(3)垂直，并在焊接处用环氧树脂进行绝缘密封；

步骤四、待环氧树脂胶固化后，先采用粗砂纸对银丝表面进行打磨，然 后采用细砂纸对银丝表面进行打磨，除掉银丝表面氧化层，将银丝弯成环形固 定在环形凹槽(1-1)内，将输入铜导线(3)的下部置于轴向凹槽(1-2)内；

步骤五、将硬质PVC塑料管的下部浸泡在浓度为10％的氨水中，保证银丝 全部浸没在氨水中，浸泡时间为六小时；

步骤六、将硬质PVC塑料管的下部浸泡在浓度为0.1mol/L盐酸溶液中，保 证银丝全部浸没在盐酸溶液中，将盐酸溶液通电，对银丝进行阳极化处理，其 中电流密度为0.4～0.6mA/cm²，通电时间4～6小时，经过阳极化处理的银丝表 面形成一个均匀致密的AgCl镀层；

步骤七、将硬质PVC塑料管从盐酸溶液中取出，在输入铜导线(3)与银 丝的焊接处未形成镀层以及镀层不均匀处用环氧树脂胶密封处理，待环氧树脂 固化后，将硬质PVC塑料管下部的银丝浸泡在浓度为0.5mol/L的氯化钠溶液中， 避光保存三～七天；

步骤八、将硬质PVC塑料管从所述氯化钠溶液取出，将纯硅酸盐水泥、膨 胀剂和水按质量比100∶4∶25进行混合，其中硅酸盐水泥的水灰比在0.3～0.35 之间，充分混合后制成微膨胀纤维水泥半透膜层(4)，将微膨胀纤维水泥半透 膜层(4)填充在硬质PVC塑料管内的底部，其中微膨胀纤维水泥半透膜层(4) 的厚度为4～6mm，保湿养护二～三天；

步骤九、将超吸水性高分子材料，即由氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙的 过饱和水溶液充分搅拌制成碱性凝胶体(5)；其中氢氧化钠的浓度为0.2mol/L、 氢氧化钾的浓度为0.6mol/L；然后将制做好碱性凝胶体(5)放在硬质PVC塑 料管内的微膨胀纤维水泥半透膜层(4)的上端面上，碱性凝胶体(5)的厚度 为8～10mm；

步骤十、将输出铜导线(4)的下端焊接在金属端盖(8-2)的上端面的 中部，压制三～五层二氧化锰圆饼体(7-1)，将压制好的三～五层二氧化锰圆 饼体(7-1)由上之下依次设置，然后将每两层二氧化锰圆饼体(7-1)之间铺 垫一层铜丝网(7-2)，制成二氧化锰层(7)，保证每层铜丝网(7-2)的四周 与金属桶体(8)的内壁连接，再将二氧化锰层(7)放入金属桶体(8)内， 将装有二氧化锰层(7)的金属桶体(8)放在硬质PVC塑料管内的碱性凝胶体 (5)的上端面上，并保证碱性凝胶体(5)与最下层的二氧化锰圆饼体(7-1) 紧密接触；步骤十一、将金属端盖(8-2)的上端面涂上绝缘密封胶层(9)， 即制得检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器；

步骤十二、将上述制得的埋入式传感器的下部浸入模拟混凝土孔隙溶液， 即氢氧化钠、氢氧化钾、饱和氢氧化钙的混合溶液中进行浸泡，混合溶液中氢 氧化钠的浓度为0.2mol/L、氢氧化钾的浓度为0.6mol/L，使微膨胀纤维水泥半 透膜层(5)充分水化，同时使微膨胀纤维水泥半透膜层(5)和碱性凝胶层(6) 之间达到化学平衡，将上述制得的埋入式传感器浸泡十四天后，氯离子传感器 便可以正常使用。

6.根据权利要求5所述的检测混凝土氯离子含量的埋入式传感器的制备 方法，其特征在于：在步骤八中的纯硅酸盐水泥、膨胀剂和水进行混合时加入 PVA纤维，PVA纤维占纯硅酸盐水泥、膨胀剂和水总质量的1％。