[发明专利]一种Ag/AgCl固态参比电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种Ag/AgCl固态参比电极，包括一端开口的套管，所述套管由管底往管口依次填充有水泥净浆层、模拟混凝土孔溶液凝胶层以及环氧树脂封堵层，所述套管的开口端采用螺帽封口，所述套管内中轴线处设有Ag/AgCl探针，导线在环氧树脂封堵层内与Ag/AgCl探针连接，并延伸至套管外。还公开了该Ag/AgCl固态参比电极的制备方法。本发明Ag/AgCl固态参比电极的优点为：采用模拟混凝土孔溶液凝胶电解质代替传统液态电解质，可防止电解质的渗漏，同时解决了电极封装困难的问题，提高了电极的稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种Ag/AgCl固态参比电极及制备方法。

背景技术

钢筋混凝土结构是当今世界上使用最为广泛的建筑材料，由于混凝土的高碱性环境，在钢筋表面会形成的薄薄的钝化膜以阻止混凝土中钢筋的腐蚀。然而，海水或除冰盐中氯离子(Cl^-)引起的钢筋腐蚀是混凝土结构损伤和早期破坏的主要原因。预防是避免腐蚀造成损害的最好方法，最主要的方法就是监测混凝土中的氯离子浓度。Ag/AgCl传感器在0.005～4mol/L Cl^-浓度范围内可以很好地遵循能斯特定律，可以定量观测现场混凝土结构中的Cl^-浓度。

钢筋在混凝土中的腐蚀监测和控制需要可靠的电位测量，埋入式参比电极是电化学反应体系测量的基本要素。传统意义上的玻璃膜电极由于界面上的高碱性环境及其易碎性，不适用于钢/混凝土界面的原位测量。可嵌入电极必须遵守几个条件:它必须是稳定的，对混凝土的化学和热变化不敏感，能够通过极化和滞后效应的微小电流，显示出长期性能、成本效益和环境安全等特征。

由于以下原因，目前市售的参比电极不能满足混凝土中Cl^-浓度的实时观测。

(1)尽管实验室技术和现场测量方法能测量钢筋混凝土中的氯离子含量。但是这些技术大多是破坏性的、耗时且代价高昂的，最主要的是它们不能得到混凝土孔隙溶液中Cl^-浓度的变化。

(2)目前市售的参比电极如饱和甘汞电极(SCE)、汞/氧化汞电极、铜/硫酸铜电极大都含有液体电解质，不能在混凝土浇筑时就放入混凝土内部，那样会引起溶液的渗漏，影响电极电位的稳定性。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种可长周期应用于混凝土结构内部，无损观测Cl^-浓度变化的用于钢筋腐蚀观测的Ag/AgCl固态参比电极，第二目的是提供该Ag/AgCl固态参比电极的制备方法。

技术方案：本发明的用于钢筋腐蚀观测的Ag/AgCl固态参比电极，包括一端开口的套管，该套管宜为PVC材质，直径宜为20-40mm，高度宜为30-50mm，所述套管由管底往管口依次填充有水泥净浆层、模拟混凝土孔溶液凝胶层以及环氧树脂封堵层，水泥净浆层厚度宜为5-10mm，模拟混凝土孔溶液凝胶层厚度宜为20mm左右，所述套管的开口端采用螺帽封口，所述套管内中轴线处设有Ag/AgCl探针，所述Ag/AgCl探针一端位于模拟混凝土孔溶液凝胶层内，另一端连接位于环氧树脂封堵层内，导线(宜为铜导线)在环氧树脂封堵层内与Ag/AgCl探针连接，可采用锡焊进行焊接，并延伸至套管外，所述Ag/AgCl探针作为参比电极体，模拟混凝土孔溶液凝胶作为电解质，Ag/AgCl探针通过与之焊接的导线导出氧化还原电位测量数据。

其中，所述水泥净浆层的水灰比为0.35-0.40。

进一步的，所述模拟混凝土孔溶液凝胶层由模拟混凝土孔溶液与高分子材料混合而成，其混合比例为每100ml模拟混凝土孔溶液与10-20g高分子材料混合，该高分子材料为聚丙烯酸钠或者聚丙烯酸铵。

进一步的，所述Ag/AgCl探针通过电沉积技术得到。

所述Ag/AgCl固态参比电极的制备方法，包括以下步骤：