微型探测器

使用埋入混凝土内的微型探测器监测钢筋锈蚀在钢筋混凝土结构中,钢筋是主要的受力材料,如果钢筋锈蚀,将会影响结构的承载能力,严重时甚至导致结构破坏。所以随时了解钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的情况而又不破损结构是很重要的。通常情况下,埋在混凝土内的钢筋受到混凝土的保护,使其较少地受到外部因素(如地下水、雨、雪等)的影响,因而不易锈蚀。然而混凝土内部的钢筋锈蚀始终在缓慢进行。如果建筑物或构筑物所在地的环境较差,一些有害物质会腐蚀混凝土,使其失去保护作用,如大气中的二氧化硫、二氧化碳等会腐蚀混凝土,使其碳化。沿海地区的建筑物或滨海构筑物会受到带有盐的微粒的大气或海水的腐蚀,Cl-对混凝土的腐蚀性很大,会加快混凝土碳化。当混凝土碳化后,水或Cl就很容易渗到内部,加剧钢筋锈蚀。

构成混凝土主要原材料之一的水泥是碱性的,在碱性的环境中,金属的表面会产生一层钝化膜,它使钢筋免遭腐蚀。当混凝土的碱性降低或碱性化合物碳化或Cl侵入混凝土,那么这层钝化膜将被破坏,钢筋易腐蚀。在钢筋腐蚀过程中,渗入混凝土内部的水或含盐的水是电解质溶液,与钢筋形成了腐蚀电池。在腐蚀区域和非腐蚀区域之间的电位差驱动电化学反应持续发生,钢筋腐蚀不断地进行。因此,可以通过监测钢筋的电化学特性值来了解其锈蚀的情况。为了准确地监测钢筋混凝土结构内的钢筋锈蚀情况,将微型探测器埋入混凝土内是一种较理想的方法,不用损坏混凝土就可了解混凝土内的钢筋是否锈蚀。埋入混凝土内的微型探测器可以放置相当长的时间,实现长期监测。

(1)在微型探测器的中央有一个直径为4mm的参考电极,在该电极周围有一个圆环形的计数电极,它的内径为6mm外径为10mm,这两个电极用黄金制成,以保证其良好的耐腐蚀性和良好的导电性能。

(2)微型探测器的直径只有10mm,厚度只有12mm,因此,将它们埋入钢筋混凝土结构内,不会影响钢筋混凝土结构的强度和耐久性。

(3)将微型探测器紧贴着钢筋埋入混凝土内,以便能测出三种电化学特性值:自然电位;极化电阻和电解质电阻。

(4)微型探测器可以埋入正在建造的钢筋混凝土结构内,也可以埋入已建成的正在使用的钢筋混凝土结构内。

钢筋混凝土试件为一410mm×100mm×100mm的棱柱体,混凝土的水灰比W/C=65%(W—水的用量(kg);C—水泥用量(kg),Cl-=0kg/m3。浇筑混凝土之前,将已除锈的钢筋放置在试模内,将两个微型探测器紧贴着钢筋表面上的两个点并固定,混凝土保护层厚度为10mm,然后浇筑混凝土。3天后拆模。试验中混凝土试件所处的环境条件为:(1)干燥状况(50℃,30±5%R.H),(2)氯化钠溶液渗透:在试件上面做一个小容器,里面放入浓度为3%的氯化钠溶液。这两种环境条件每周交替进行,以了解钢筋在不同环境中的腐蚀情况,电化学特性值的变化。用氯化钠溶液进行渗透,主要是为了加快钢筋的腐蚀速度。每周用钢筋腐蚀监测仪器测一次电化学特性值,利用该仪器可以自动地测出及打印出自然电位、极化电阻和电解质电阻。试验进行了12周,在完成钢筋腐蚀试验后,将钢筋从被氯离子腐蚀的混凝土试件内取出,称出由于腐蚀而减少的重量和测出被腐蚀的面积。

密执安大学的一位化学家aouloPan发明了一种微型光纤探测器其粗细只有人类头发的千分之一它是那样的细以致于可以很容易地滑进大多数细胞的多孔保护膜KoPelman谈起这项发明时说光纤“针”成为世界上最小的一种探头这种探头不会损害细胞没有任何液体会流出来探测器是在显微镜下制作的K叩an小组的科研人员把光纤的一端照亮另一端就会被激光加热变成一个细尖然后给这个细尖涂一些生化物质如酸钙葡萄糖氧钾钠等当激光通过光纤开的一端进人时被加工过的另一端细尖就会发光它的亮度和颜色会随着被测物化学成分的变化而变化KoPelman的探头能测药品对单个细胞作用的效果能检查胚胎初期的生长缺陷医生可以用这种光纤给病人作无痛苦自我监测例如糖尿病患者可以用这种光纤“针”来测量自己的血糖水平。