混凝土受氯盐侵蚀过程的实时监测技术

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发布时间：2021-09-22

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混凝土受氯盐侵蚀过程的实时监测技术
高小建，杨英姿，邓宏卫
(哈尔滨工业大学土木工程学院，150006，哈尔滨)
摘要：氯盐引起钢筋锈蚀是导致目前混凝土结构耐久性破坏的主要因素，提出一种通过埋入氯离子传感
器对混凝土受氯盐侵蚀过程进行实时监测的新思路。论述两种埋入式氯离子传感器的基本原理，并着重分析电
极型氯离子传感器的最新研究进展，提出目前存在问题及下一步研究方向。
关键词：混凝土：氯离子：传感器
中图分类号：TU761．13 文献标识码：B 文章编号：1000—4726(2010)01—0041—04
REAL TIM E M ONITORING TECHNoLoGY FoR CHLORIDE ION
PENETRATIoN PRoCESS INTO CONCRETE
GAO Xiao-jian，YANG Ying-zi，DENG Hong-wei
(School of Civil Engineering，Harbin Institute of Technology，150006，Harbin，China)
Abstract：Chloride-induced corrosion o f reinforcing steel is a major cause of durability degradation of
concrete structures nowadays． A new technique is presented in this paper that chloride ion sensors are
embedded in concrete for the real time monitoring of chloride penetration process into concrete．Basic principles
of two embeddable chloride ion sensors are introduced，the latest research progress on electrode—type chloride
sensor is emphasized to analyze，and the present problems and the future research directions are summarized．
Key words：concrete；chloride ion；sensor
因钢筋锈蚀导致混凝土结构的服役性能劣化，工
程使用寿命达不到设计要求而过早破坏，造成的直接
和间接损失远远超出人们的预料，这已经成为全世界
日益关注的一大灾害和土木工程界的重大科技难题【l，习。
引起混凝土钢筋锈蚀的原因有多方面，从目前工程破
坏事例统计．各种氯盐的侵入是引起钢筋锈蚀的最主
要原因[31。混凝土中钢筋发生锈蚀的可能性与锈蚀速
率会随着混凝土中氯离子含量的增加而增大这一基本
规律是大家所公认的。因此，控制、减轻或避免实际
混凝土工程因氯盐导致钢筋锈蚀破坏的关键就是要及
时、准确掌握和控制混凝土中氯离子分布状态。目前，
普遍采用的方法是对混凝土进行现场取样，然后在高
压条件下将混凝土中孔隙溶液榨出，或将混凝土试样
磨细，再进行化学分析，测出Cl一在混凝土中分布情况。
此方法较为成熟，但其工作量大、操作过程繁杂、属于
破损型测试，在一些重大工程中无法应用。因此，如果
在混凝土中预埋一种长效性的氯离子传感器将可实现
收稿日期：2009—08-28
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金项目f20070213036)；国
家自然科学基金资助项目(50878068)
作者简介：高小建(1976一)，男，陕西白水人，副教授，e—mail：xjgao
2002@yahoo．eom．en．
对混凝土受氯盐侵蚀过程的实时、在线监测，这将是混
凝土耐久性领域中的一个新的研究方向。
根据国内外最新研究资料和理论分析，可能实现
这一目标的有两类传感器：光纤氯离子传感器和Ag／
AgC1OE极型氯离子传感器。
1 光纤氯离子传感器
它是将分析化学中的Fajans方法与光纤传感技术
相结合，定量检测氯离子浓度的一种新技术5，61。其基本
原理是~]AgNO3溶液滴定Cl一时，在滴定终点处Cl一与Ag+
摩尔数一样，AgC1沉淀物呈乳白色。超过滴定终点时，
过量鲰吸附~JZAgC1表面上，带净正电荷，吸附二氯荧
光后，沉淀物转为粉红色。因此，利用沉淀物色度随Cl
浓度变化的关系f乳白色与粉红色间的转换)，结合光纤
传感技术即可实现混凝土内部Cl一浓度的测量。具体的
做法是在光纤传感端面安置荧光分子和硝酸银溶液，
通过多孔膜或是溶胶凝胶化合物渗透氯离子，利用分
析化学的指示剂的显色反应或是荧光物质波长的漂
移、颜色调制或是强度调制，设置检测浓度的阈值点。
在阈值点光学信号将有明显的改变，从而提供报警指
示。
此方法的优点是操作简便，检测迅速。氯离子一般
能够引起腐蚀的浓度为600～900 I~g／mL，而这种方法可