[发明专利]一种混凝土结构耐久性监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，包括参比电极、工作电极、辅助电极、绝缘环和密封层，所述工作电极和辅助电极均呈环状，所述辅助电极、绝缘环和工作电极由上至下套设在参比电极的外壁上，所述辅助电极、绝缘环和工作电极的外露部分包覆有透水保护层，所述透水保护层与参比电极的外壁固定连接，以将辅助电极、绝缘环和工作电极固定在参比电极的外壁上，所述密封层包覆在参比电极的顶端，且与透水保护层接触，所述参比电极连接有第一导线，所述工作电极连接有第二导线，辅助电极连接有第三导线，所述第一导线、第二导线和第三导线汇集后，从下至上贯穿密封层并伸出于密封层外部。

2.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述参比电极包括下端开口的聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管内填充有KCl凝胶电解质层和多孔硅藻土封堵层，所述聚四氟乙烯管内中轴线处设有Ag/AgCl探针，所述Ag/AgCl探针的顶端与第一导线连接，所述聚四氟乙烯管顶部中心处设有防水接口，所述防水接口的顶端贯穿密封层并伸出于密封层外部，所述第二导线和第三导线穿过聚四氟乙烯管侧壁与第一导线汇集后，从所述防水接口穿出至聚四氟乙烯管外部。

3.根据权利要求2所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述聚四氟乙烯管包括管壁，所述管壁内设有容纳腔，且其下端设有与容纳腔连通的开口，所述管壁的下端可拆卸连接有用于封口的管帽，所述管壁的外侧面上设有两个与容纳腔连通的通线孔，其内侧面上也设有与容纳腔连通的通线孔，所述第二导线和第三导线分别穿过管壁外侧面上的两个通线孔后伸入容纳腔内，并穿过所述管壁内侧面上的通线孔后与第一导线汇集，所述容纳腔内填充有环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述辅助电极为具有化学惰性的MMO钛基混合金属氧化物阳极网。

5.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述透水保护层的厚度为1～2cm，和/或，所述透水保护层为高渗透性混凝土层。

6.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述透水保护层的下端面与参比电极的下端面平齐，所述透水保护层与密封层的高度之和小于等于120mm。

7.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述透水保护层的横截面直径与密封层的横截面直径相等，所述透水保护层的横截面直径小于等于50mm。

8.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述密封层为环氧树脂层。

9.根据权利要求1所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述绝缘环为橡胶绝缘环。

10.一种混凝土结构耐久性监测方法，采用权利要求1-9中任一项所述的混凝土结构耐久性监测装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

组装权利要求1-9中任一项所述的混凝土结构耐久性监测装置，将所述混凝土结构耐久性监测装置埋设在被测混凝土结构的混凝土保护层处；

在所述辅助电极和工作电极间施加恒电流脉冲，实时监测获取所述工作电极与参比电极之间的极化电位数据，得到极化电位随时间变化的曲线；

基于得到极化电位随时间变化的曲线，根据以下公式计算得到工作电极所在位置的钢筋的年化腐蚀速率：

Corrosion＝11.6*I_corr/A (4)

其中，U_t为极化电位，I_app为施加的恒电流脉冲，R_p为极化电阻，C_dl为双电层电容，R_Ω为欧姆电阻，t为时间，以施加恒电流脉冲时为零点，U_max为长时间极化后工作电极达到的稳态点位，B为经验常数，对于活化的已腐蚀钢筋，B取值25mV，对于钝化的钢筋，B取值50mV，I_corr为腐蚀电流密度，Corrosion为年化腐蚀速率，A为工作电极与辅助电极的表面积之比；

基于计算得到的年化腐蚀速率，确定被测混凝土结构的耐久性。