一種應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的pH值凝膠電解質緩沖層及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的抑值凝膠電解質緩沖層W及制 備方法，應用于混凝±結構中鋼筋腐蝕的監(jiān)測技術領域。
【背景技術】
[0002] 鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝±結構耐久性和使用壽命的首要因素，已給國民經濟和 人民生命安全造成巨大損害。發(fā)展混凝±中鋼筋腐蝕監(jiān)測技術，實時掌握混凝±中鋼筋的 腐蝕狀況及其變化過程，對于混凝±結構的耐久性評估，合理使用修復與加固措施都具有 重要意義。
[0003] 混凝±中鋼筋腐蝕本質上是電化學腐蝕，對其進行監(jiān)測宜采用電化學法。其中，參 比電極是對混凝±結構中鋼筋腐蝕進行電化學法監(jiān)測中不可或缺的關鍵元件。由于固態(tài) Ag/AgCl參比電極在氯離子環(huán)境中有良好的電位穩(wěn)定性，且還有較小的溫度系數(shù)和較強的 抗極化性能，受混凝±內so/\Cr等離子污染干擾較小，從而成為混凝±結構中鋼筋腐蝕 監(jiān)測使用最為廣泛的參比電極之一。
[0004] 盡管如此，研究卻發(fā)現(xiàn)，目前應用的固態(tài)Ag/AgCl參比電極電極電位易受環(huán)境介 質抑值的影響。由于混凝±中的抑值會隨混凝±的水膠比、滲合料、外加劑和碳化等眾多 因素影響，實際使得混凝±結構中固態(tài)Ag/AgCl參比電極的電位穩(wěn)定性變差，并影響其使 用壽命。
【發(fā)明內容】
[0005] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種應用于固態(tài)Ag/ AgCl參比電極的抑值凝膠電解質緩沖層及其制備方法。
[0006] 技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的 pH值凝膠電解質緩沖層，其主要是由飽和化(OH) 2溶液或堿性混凝±模擬孔溶液，與高分子 保水材料所制成。
[0007] 作為優(yōu)選，所述固態(tài)Ag/AgCl參比電極為用于混凝±結構中鋼筋腐蝕監(jiān)測的固態(tài) Ag/AgCl參比電極。
[000引作為另一種優(yōu)選，所述飽和化(OH) 2溶液為每100g水中加入Sg-IOg的化(OH) 2。
[0009] 作為另一種優(yōu)選，所述堿性混凝±模擬孔溶液為K0H、化OH和化(OH)2的混合溶 液，其濃度分別為化 4-0. 8)mol/l，化 1-0. 3)mol/L和化 8-1. 2)mol/L。
[0010] 作為另一種優(yōu)選，所述高分子保水材料是哲己基駿甲基纖維素、哲己基甲基纖維 素中的一種或兩種混合材料。
[0011] 作為另一種優(yōu)選，所述高分子保水材料添加量是每IOml溶液中加入0. 5g-l. 5g。 [001引本發(fā)明還提供了上述應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的抑值凝膠電解質緩沖層的 制備方法，包括W下步驟：
[001引 （1)配制飽和Ca(OH)2溶液或堿性混凝±模擬孔溶液；
[0014] 似加熱步驟（1)所配制的溶液，使其溫度保持在85~90°C;
[001引 做添加高分子保水材料，攬拌，充分混合，即得。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟（3)中，攬拌時間為20-30min。
[0017] 本發(fā)明提供的抑值凝膠電解質緩沖層，可W用于混凝±結構中鋼筋腐蝕監(jiān)測的 固態(tài)Ag/AgCl參比電極，該緩沖層置于固態(tài)Ag/AgCl參比電極中氯離子凝膠電解質層與多 孔陶瓷層（或水泥漿層）之間，一方面減少了固態(tài)Ag/AgCl參比電極中氯離子凝膠電解質 層中電解質的流失，有利于提高其使用壽命；另一方面將固態(tài)Ag/AgCl參比電極置于抑值 凝膠電解質緩沖層保護下，降低了混凝±介質抑值影響作用，從而確保了固態(tài)Ag/AgCl參 比電極的電位穩(wěn)定性及工作性。
[001引有益效果；相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所得抑值凝膠電解質緩沖層，可W用于混凝 ±結構中鋼筋腐蝕監(jiān)測的固態(tài)Ag/AgCl參比電極，不僅能夠減少參比電極中電解質的流 失，提高使用壽命，而且還能夠降低介質抑的影響，增強穩(wěn)定性；此外，本發(fā)明抑值凝膠電 解質緩沖層成本低、效果好，制備方法簡單，易于推廣和產業(yè)化，應用前景廣闊。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0020] 實施例1 ;
[002U配制的 0. 4mol/LK0H+0.Imol/L化0H+0. 8mol/LCa(OH)2堿性混凝±模擬孔溶液， 加熱溶液，并使溶液溫度保持85°C，按10:0.5比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維素，強 烈攬拌溶液20min，制得抑值凝膠電解質緩沖層。
[0022] 實施例2 ;
[002引 配制的 0. 8mol/LK0H+0. 3mol/L化0H+1. 2mol/LCa(OH)2堿性混凝±模擬孔溶液， 加熱溶液，并使溶液溫度保持90°C，按10:1.5比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維和哲己 基甲基纖維素的混合材料，強烈攬拌溶液30min，制得抑值凝膠電解質緩沖層。
[0024] 實施例3 ;
[002引每100g水中加入5gCa(OH)2,配制飽和Ca(OH)2溶液，加熱溶液，并使溶液溫度保 持85°C，按10:0. 5比例在溶液中添加哲己基甲基纖維素，強烈攬拌溶液20min，制得抑值 凝膠電解質緩沖層。
[0026] 實施例4 ;
[0027] 每100g水中加入IOgCa(OH)2,配制飽和Ca(OH)2溶液，加熱溶液，并使溶液溫度保 持9(TC，按10:1. 5比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維和哲己基甲基纖維素的混合材料， 強烈攬拌溶液30min，制得抑值凝膠電解質緩沖層。
[002引 實施例5 ;
[0029] 配制的 0. 6mol/LK0H+0. 2mol/LNaOH+1.Omol/L〇3(0訪2堿性混凝±模擬孔溶液， 加熱溶液，并使溶液溫度保持85°C，按10:1比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維素，強烈 攬拌溶液30min，制得抑值凝膠電解質緩沖層。
[0030] 實施例6 ;
[003U每100g水中加入7gCa(OH)2,配制飽和Ca(OH)2溶液，加熱溶液，并使溶液溫度保 持90°C，按10:1比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維素，強烈攬拌溶液30min，制得抑值 凝膠電解質緩沖層。
[0032] 實施例7 ;
[0033] 配制 0. 6mol/LK0H+0. 2mol/LNaOH+l.Omol/LCa(OH)2堿性混凝±模擬孔溶液，加 熱溶液并使溶液溫度保持85°C，按10:1比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維素，強烈攬拌 溶液30min，制得抑值凝膠電解質緩沖層。
[0034] 實施例8 ;
[00對每100g水中加入7gCa(OH)2,配制飽和Ca(OH)2溶液，加熱溶液并使溶液溫度保 持90°C，按10:1比例在溶液中添加哲己基駿甲基纖維素，強烈攬拌溶液30min，制得抑值 凝膠電解質緩沖層。
[0036] 實驗例本發(fā)明所得抑值凝膠電解質緩沖層的性能檢測
[0037] 一、實施例5和實施例6所得抑值凝膠電解質緩沖層的性能檢測
[0038] 分別將實施例5和實施例6所制備的抑值凝膠電解質緩沖層應用于固態(tài)Ag/AgCl 參比電極，在抑值分別為9,10,12. 6,13. 5的溶液中，測試帶有抑凝膠電解質緩沖層的 固態(tài)Ag/AgCl參比電極電極電位；同時，W未使用任何抑值凝膠電解質緩沖層的固態(tài)Ag/ AgCl參比電極作為對照組，也分別在上述抑值分別為9,10,12. 6,13. 5的溶液中，測試其電 極電位，電位單位均為mVVS.SCE(飽和甘隸電極），結果見表1 ;
[0039] 此外，分別測試上述各組10天、30天和60天時的電極電位，考察各組電極電位的 波動情況，結果見表1。
[0040] 表1各組不同時間的電極電位測試結果
[0041]
[004引 由上表1可得，對照組，即未使用任何抑值凝膠電解質緩沖層的固態(tài)Ag/AgCl參比電極，在抑值分別為9,10,12. 6,13. 5的溶液中，其電位分別為10.ImV， 1. 2mV，-10. 3mV，-21. 2mV，差異較大；而使用實施例5所得抑值凝膠電解質緩沖層的固態(tài) Ag/AgCl參比電極，在不同抑值溶液中，其電位值在-23mV左右，使用實施例6所得的，其電 位值在-21mV左右，表明其在不同抑值溶液中的電極電位均沒有顯著性差異。
[0043] 二、實施例7和實施例8所得抑值凝膠電解質緩沖層應用于混凝±的性能檢測
[0044] 分別將將組裝有實施例7和實施例8所得抑凝膠電解質緩沖層的固態(tài)Ag/AgCl 參比電極埋入水灰比為0. 65,尺寸為IOXIOXIOcm3的立方體混凝±試塊中。標準養(yǎng)護28 天后在60°C溫度下烘干4她。將處理后的混凝±試塊送入碳化箱中碳化，箱內C〇2體積分數(shù) 保持在（20 + 3) %，相對濕度控制在（70 + 5) %，碳化溫度為（20 + 5) °C。分別碳化OcUSt 7^1如、28d。測試碳化不同時間后的混凝±中參比電極電位變化情況；同時，按照上述相 同的方法，W埋在混凝±試塊中未使用任何抑值凝膠電解質緩沖層的固態(tài)Ag/AgCl參比電 極作為對照組，測試碳化不同時間后的混凝±中參比電極電位變化情況，電位單位均為mV vs.SCE(飽和甘隸電極），結果見表2 ;
[0045] 表2各組不同時間的電極電位測試結果
[0046]
[0047] 由上表2可得，對照組，即未使用任何抑值凝膠電解質緩沖層的，其電位值在3 天、7天、14天和28天均具有較大的變化，到28天時，變化值達到33. 9mV;而使用本發(fā)明實 施例7和實施例8所得pH值凝膠電解質緩沖層，其電位值在3天、7天、14天和28天均沒 有顯著的變化，到28天時，其電位變化最大值，分別僅為7. 6mV和5. 6mV，相比較對照組，電 位值變化顯著降低，電位更加穩(wěn)定。
【主權項】
1. 一種應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：其主要 是由飽和Ca(OH) 2溶液或堿性混凝土模擬孔溶液，與高分子保水材料所制成。2. 根據(jù)權利要求1所述的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：所述固態(tài)Ag/AgCl參 比電極為用于混凝土結構中鋼筋腐蝕監(jiān)測的固態(tài)Ag/AgCl參比電極。3. 根據(jù)權利要求1所述的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：所述飽和Ca(OH) 2溶 液為每100g水中加入5g-10g的Ca(OH)2O4. 根據(jù)權利要求1所述的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：所述堿性混凝土模擬 孔溶液為冊11、似011和0&(011) 2的混合溶液，其濃度分別為（0.4-0.8)111〇1/1，（0.1-0.3)111〇1/ L 和（0? 8-1. 2)mol/L〇5. 根據(jù)權利要求1所述的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：所述高分子保水材料 是羥乙基羧甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素中的一種或兩種混合材料。6. 根據(jù)權利要求1所述的pH值凝膠電解質緩沖層，其特征在于：所述高分子保水材料 添加量是每IOml溶液中加入0? 5g-l. 5g。7. 權利要求1-6任一項所述的pH值凝膠電解質緩沖層的制備方法，其特征在于：包括 以下步驟： (1) 配制飽和Ca (OH)2溶液或堿性混凝土模擬孔溶液； (2) 加熱步驟（1)所配制的溶液，使其溫度保持在85~90°C ; (3) 添加高分子保水材料，攪拌，充分混合，即得。8. 根據(jù)權利要求7所述的pH值凝膠電解質緩沖層的制備方法，其特征在于：所述步驟 ⑶中，攪拌時間為20-30min。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應用于固態(tài)Ag/AgCl參比電極的pH值凝膠電解質緩沖層，其主要是由飽和Ca(OH)2溶液或堿性混凝土模擬孔溶液，與高分子保水材料所制成。本發(fā)明還提供了所述pH值凝膠電解質緩沖層的制備方法。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所得pH值凝膠電解質緩沖層，可以用于混凝土結構中鋼筋腐蝕監(jiān)測的固態(tài)Ag/AgCl參比電極，不僅能夠減少參比電極中電解質的流失，提高使用壽命，而且還能夠降低介質pH的影響，增強穩(wěn)定性；此外，本發(fā)明pH值凝膠電解質緩沖層成本低、效果好，制備方法簡單，易于推廣和產業(yè)化，應用前景廣闊。
【IPC分類】G01N17/02
【公開號】CN104964919
【申請?zhí)枴緾N201510267947
【發(fā)明人】徐金霞, 高國福, 蔣林華, 金鳴
【申請人】河海大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月22日