engleski

Development of a chemical sensor for wireless monitoring of corrosion in concrete

Ovaj rad izrađen je kao dio znanstvenog projekta kojemu je krajnji cilj razvijanje bežičnog senzora za nedestruktivno in-situ praćenje korozije armiranobetonskih konstrukcija. Rad povezuje nekoliko naoko veoma različitih područja: korozijska ispitivanja, armirani beton i primjenu bežičnih senzora. Cilj rada je bio ispitati ponašanje grubodisperznih sustava, te istražiti mogućnosti mjerenja električne provodnosti/otpora i temperature primjenom metoda koje koriste izmjeničnu (AC) struju i metoda koje koriste pulsnu istosmjernu struju (pulsed DC). Senzor je izveden kao četveropolna elektroda, koja se sastoji od četiri vijka od nehrđajućeg čelika pričvršćena na karticu koja radi na principu radio-frekvencijske identifikacije (RFID). Dizajnirani su i razvijeni različiti prototipi 4-polnih elektroda i pripadajuće RFID kartice. Očitavanja podataka provedena su bežično, pomoću RFID antene, koja pobuđuje senzor da mjeri provodnost/otpor i temperaturu, te prikuplja podatke. Čitav je spektar parametara koji daju vrijedne informacije o korozijskom procesu, a moguće ih je pratiti pojedinačno ili u kombinaciji, što daje točniju i potpuniju sliku stanja konstrukcije. Iz mnoštva mjerenja koja su na raspolaganju, za ovaj rad je izabrano mjerenje električne provodnosti/otpora i temperature. Izbor je bio takav zbog dostupnosti aparature za spomenuta mjerenja, te zbog jednostavnosti eksperimenata. Procijenjeno je da mjerenja provodnosti/otpora i temperature daju pouzdanu informaciju o tome razvija li se korozijski proces ili ne, kao i je li okruženje u koje želimo smjestiti konstrukciju agresivno ili nekorozivno. Pijesak između ostalog sadrži i neke topljive soli koje bi mogle utjecati na mjerenja provodnosti suspenzija. Stoga je prije svega provedena karakterizacija modelnog sustava, da se eliminira njihov utjecaj. Pijesak je ispiran destiliranom vodom i mjereni su pH i provodnost filtrata na konduktometru pomoću konduktometrijske ćelije. Mjerenja provodnosti provedena su metodama koje koriste izmjeničnu struju, a mjerenja otpora metodama koje koriste pulsnu istosmjernu struju. Za mjerenja s izmjeničnom strujom upotrijebljen je konduktometar, dok su osciloskopom provedena mjerenja s pulsnom istosmjernom strujom. Provodnost i otpor mjereni su u otopinama natrijevog klorida širokog raspona koncentracija, od 1 M do 5.3 M. Ista su mjerenja provedena i u suspenzijama pijeska u otopinama NaCl. Iz mjerenja konduktometrom, uporabom standardne elektrode za mjerenje provodnosti, izračunate su geometrijske konstante prototipnih četveropolnih elektroda (engl. cell constant, CC). Poznavanjem geometrijske konstante elektrode moguće je otpore otopina NaCl, dobivene mjerenjem s RFID karticom preračunati u provodnosti za svaku pojedinu elektrodu, te usporediti mjerenja s konduktometrom i mjerenja s RFID karticom. Provedena su također i mjerenja provodnosti i otpora sa zlatnim elektrodama u otopinama NaCl u rasponu koncentracija 0.01 do 3 mM. Ova su mjerenja poslužila kao metoda za uspostavljanje veze između mjerenja konduktometrom i mjerenja RFID tehnologijom.

corrosion in concrete; electrical conductivity; chemical sensors; wireless sensors

nije evidentirano