[发明专利]一种混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置

权利要求书

1.一种混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置，其特征在于，包括依次连接的电信号控制模块、多梯度原位监测传感器、电信号采集模块和数据分析与储存模块，电信号控制模块用以实现对施加到多梯度原位监测传感器的电信号的控制，电信号采集模块用以采集多梯度原位监测传感器监测的水分、温度和氯离子含量信息，并基于数据分析与储存模块进行分析处理；

所述多梯度原位监测传感器包括U型支撑架(1)以及设置在U型支撑架上的多组电容器(7)、温度传感器(5)和多个氯离子传感器(6)，每组电容器(7)包括两片平行设置在U型支撑架(1)侧壁上的电容极板，所述氯离子传感器(6)包括内层基部以及外层保护层，内层基部从上至下依次包括第一层混凝土半透膜层、第二层环状AgCl层和被环状AgCl层环绕的中心碱性胶凝层、第三层环状Ag层和被环状Ag层环绕的中心MnO₂层以及第四层环氧树脂层；

U型支撑架(1)上还设置有与其垂直的调节杆(2)，调节杆(2)上固定设置有与U型支撑架(1)平行的固定杆(3)，固定杆(3)用于固定多梯度原位监测传感器，调节杆(2)上设置固定螺帽(4)，以调节固定杆(3)的高度进而实现多梯度测量，电容器(7)和氯离子传感器(6)沿U型支撑架(1)的长度方向交替设置。

2.根据权利要求1所述的混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置，其特征在于，所述外层保护层采用PVA管，外层保护层与内层基部之间通过碱性密封胶密封，第一层混凝土半透膜通过拌和碎木屑、水泥和水后，在湿润环境下养护形成，第二层AgCl层和碱性凝胶层之间通过橡胶绝缘层隔开，AgCl层通过粉压法制备，碱性胶凝层为氢氧化钙和水的拌合物；第三层的Ag层和MnO₂层之间通过橡胶绝缘层分隔开，MnO₂通过粉压法制备。

3.根据权利要求1所述的混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置，其特征在于，所述电信号控制模块包括电源、逆变器、处理器，电源通过逆变器转化为直流电，为多梯度原位监测传感器提供刺激电流，处理器包含电压控制器，用于控制刺激电流的电压大小和输出次序。

4.根据权利要求1所述的混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置，其特征在于，所述电容极板采用铜片，且在铜片的表面覆盖绝缘的PVA层，相互对立平行的电容极板为一组电容器，且每组电容器相互并联，以测试不同梯度处混凝土电容值，进而得到对应点处的含水率。

5.根据权利要求4所述的混凝土内部水分和氯离子同步传输感知装置，其特征在于，根据测试的电容值获得混凝土的含水率的原理如下：

1)将多梯度原位监测传感器安装钢筋笼上，浇筑混凝土，养护完成后，测试得到某点P的电容C_P；

2)制备与所监测混凝土相同配比的混凝土试块，放入温度为20±2℃，相对湿度＞95％环境中养护若干天，并浸入水中养护四天以上，养护完成后，将表面水分擦拭干净，测试混凝土试块表面的电容，记为Z_s；

3)将混凝土试块放入高温烘箱中烘至恒重，测试混凝土试块表面电容，记为Z_d，则对应测试点P电容值为C_P时的混凝土含水量θ为：