專利名稱：大氣環(huán)境中鋼筋混凝土犧牲陽極陰極保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋼筋混凝土防腐蝕裝置，特別是一種在鹽污染大氣環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。通常，混凝土具有高堿性，鋼筋表面形成了一層薄的保護(hù)性氧化膜。該氧化膜使鋼筋表面鈍化，有效地防止了鋼筋的腐蝕。但在鹽污染環(huán)境中，當(dāng)鋼筋周圍的混凝土液相中的氯離子含量達(dá)到臨界值時，鋼筋鈍化膜就會局部破壞，只要造成腐蝕的其它必要條件已經(jīng)具備，就會發(fā)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生的巨大應(yīng)力作用在鋼筋周圍的混凝土上，一旦該應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度，混凝土就會產(chǎn)生裂縫和分層，結(jié)果導(dǎo)致氯化物的進(jìn)一步入侵，從而加速鋼筋的腐蝕。
海洋大橋、海港碼頭、沿海建筑物、使用除冰鹽的高速公路和停車場、化工廠廠房等都處于鹽污染環(huán)境中，這些環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往在遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計使用年限的情況下即過早發(fā)生腐蝕破壞，由此造成的直接損失和間接損失都是十分巨大的。因此鋼筋混凝土防腐蝕技術(shù)的研究是目前國內(nèi)外普遍關(guān)注的研究課題。
陰極保護(hù)是控制混凝土中鋼筋腐蝕的一種經(jīng)濟有效的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)，陰極保護(hù)可以通過強制電流和犧牲陽極兩種方式實現(xiàn)。這兩種方式的保護(hù)原理相同，都是對混凝土中的鋼筋通以陰極電流，使其陰極極化，只是提供電流的方式不同。
強制電流陰極保護(hù)由直流電源、陽極系統(tǒng)、電纜和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，適用于電阻率較高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。缺點是保護(hù)系統(tǒng)較為復(fù)雜，在運行期間需要專人維護(hù)和管理，儀器設(shè)備和陽極系統(tǒng)的損壞以及維護(hù)和管理不善都會導(dǎo)致整套陰極保護(hù)系統(tǒng)的失效，不適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。犧牲陽極陰極保護(hù)是將一種電極電位較負(fù)的金屬或合金(稱為犧牲陽極)與混凝土中的鋼筋電連接，通過犧牲陽極的自我溶解和消耗，使鋼筋得到陰極電流而受到保護(hù)。由于犧牲陽極的驅(qū)動電壓較低，輸出電流有限，只適用于電阻率較低的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。對處于鹽污染大氣環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，混凝土的電阻率通常較低，可以采用犧牲陽極陰極保護(hù)控制混凝土中鋼筋的腐蝕。優(yōu)點是保護(hù)系統(tǒng)安裝方便，運行期間不需要維護(hù)和管理，不僅適用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。
對于大氣環(huán)境中已經(jīng)遭受鹽污染腐蝕破壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)通常采用傳統(tǒng)的局部打補丁修補的方法，即在混凝土破壞部位鑿除脹裂、剝落處混凝土，露出其中的鋼筋并進(jìn)行清理，再用新的優(yōu)質(zhì)混凝土或聚合物改性水泥砂漿修補恢復(fù)其原貌。對鹽污染大氣環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用局部打補丁修補往往效果很差或是無效的。雖然修補材料的防腐蝕性能較高，滲透性和導(dǎo)電率都較低，表面處理技術(shù)的改進(jìn)使得修補混凝土與老混凝土之間的粘結(jié)良好，但是該技術(shù)沒有消除該環(huán)境中鋼筋混凝土產(chǎn)生腐蝕的根本原因—混凝土中存在氯離子、氧和濕氣。在未鑿除的混凝土中仍然存在高濃度的氯離子，在這些區(qū)域腐蝕仍然進(jìn)行。最為主要的是采用局部修補后，形成了新的腐蝕電池，老混凝土中的鋼筋成為腐蝕電池的陽極，修補混凝土中的鋼筋成為腐蝕電池的陰極，加速了老混凝土中鋼筋的腐蝕，結(jié)果造成修補混凝土周圍的老混凝土很快破壞。這種現(xiàn)象通常稱為“環(huán)陽極腐蝕”或“光環(huán)效應(yīng)”。
中國專利CN 2813639Y的特征在于通過水泥砂漿將犧牲陽極固定在鋼筋混凝土潮差區(qū)或浪濺區(qū)的表面。使用的犧牲陽極是鋁鋅銦合金，砂漿由淡水、水泥和高吸水性樹脂組成，高吸水性樹脂包括聚丙烯酸酯類樹脂、聚乙烯醇類樹脂，醋酸乙烯共聚物類樹脂、聚氨酯類樹脂、聚環(huán)氧乙烷類樹脂和淀粉接校共聚物類樹脂。
中國專利CN 101109087A的特征在于通過導(dǎo)電砂漿填充料和復(fù)合材料護(hù)套將犧牲陽極固定在鋼筋混凝土潮差區(qū)或浪濺區(qū)的表面。其犧牲陽極是敷設(shè)在砂漿和復(fù)合材料護(hù)套之間，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水下部分還需安裝一個大塊的犧牲陽極。使用的犧牲陽極為純鋅或鋅合金，導(dǎo)電砂漿填充料由水泥、導(dǎo)電材料、骨料、水組成，導(dǎo)電材料包括石墨、溴化鋰、硝酸鋰、膨潤土。
以上兩個專利申請的技術(shù)方案均適用于海洋環(huán)境潮差和浪濺區(qū)鋼筋混凝土構(gòu)筑物的保護(hù)。因為海洋環(huán)境潮差和浪濺區(qū)與鹽污染大氣環(huán)境差別很大，不可能把這類方案簡單地直接用于鹽污染大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種在鹽污染大氣環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置。
本實用新型的裝置和方法能夠有效地控制混凝土中鋼筋的腐蝕，犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)最長的設(shè)計使用壽命可達(dá)20年。不需要鑿除大量的被鹽污染的混凝土，以節(jié)省人力和物力；所采用的設(shè)備價格低廉；犧牲陽極在砂漿中的開路電位穩(wěn)定。
本實用新型的技術(shù)方案是，一種鹽污染大氣環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置，設(shè)有網(wǎng)格狀犧牲陽極，該網(wǎng)格狀犧牲陽極與混凝土中的鋼筋進(jìn)行電連接，形成犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的網(wǎng)格狀犧牲陽極埋設(shè)在活性砂漿中，該活性砂漿敷設(shè)在鋼筋混凝土表面； 所述的犧牲陽極采用純鋅或鋅合金，為扁平的網(wǎng)格狀； 所述的活性砂漿，由硅酸鹽水泥、砂子、水、合成纖維和活性添加劑組成； 活性砂漿的水灰比配比范圍是0.35～0.55∶1(所述“水灰比”與本領(lǐng)域慣例相同，為重量比。以下各比例均同本例)，本實用新型推薦采用的水灰比配比范圍是0.40～0.50∶1； 活性砂漿的灰砂比的配比范圍是0.3～0.6∶1，本實用新型推薦采用的灰砂比的配比范圍是0.45～0.50∶1； 所述的活性添加劑為溴化鋰或硝酸鋰，或其中一種或幾種，活性添加劑的摻量范圍是0.05g/cm3～0.50g/cm3，其中的cm3是指活性砂漿的體積。本實用新型推薦采用的活性添加劑摻量范圍是0.1～0.2g/cm3； 合成纖維的摻量范圍是占活性砂漿重量的0.05％～0.5％，本實用新型推薦采用的合成纖維的摻量范圍是占活性砂漿重量的0.1～0.2％。
上述活性砂漿調(diào)配中所摻入的合成纖維類型有聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、纖維素和/或玻璃纖維；選擇其中一種或幾種。
以上方案中的優(yōu)化方案有 1、所述的“通過活性砂漿將犧牲陽極固定在鹽污染大氣環(huán)境中的鋼筋混凝土表面”，可以是固定在鋼筋混凝土的頂面、立面或底面。
2、所述的“網(wǎng)格狀犧牲陽極與混凝土中的鋼筋進(jìn)行電連接”，其結(jié)構(gòu)是所述的鋼筋上焊接有陰極電纜，所述的網(wǎng)格狀犧牲陽極上焊接有陽極電纜，陰極電纜和陽極電纜連接在一起。
該陰極電纜和陽極電纜的連接可以是通過接線盒連接。
本實用新型的犧牲陽極在活性砂漿中的開路電位穩(wěn)定，且負(fù)于-1.10V(相對于飽和硫酸銅參比電極)。
利用本實用新型的大氣環(huán)境中鋼筋混凝土犧牲陽極陰極保護(hù)裝置的實施方法是首先在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上鑿除一小塊混凝土露出一小段鋼筋；將陰極電纜焊接在鋼筋上；在網(wǎng)格狀犧牲陽極上焊接一根陽極電纜；陰極電纜和陽極電纜焊接處均需作防水密封保護(hù)；在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面敷設(shè)一層活性砂漿，將已焊接好陽極電纜的網(wǎng)格狀犧牲陽極鋪設(shè)在活性砂漿的表面；網(wǎng)格狀犧牲陽極的上面再敷設(shè)一層活性砂漿；將陰極電纜和陽極電纜連接在一起。
本實用新型對處于鹽污染大氣環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行犧牲陽極陰極保護(hù)，特點是保護(hù)系統(tǒng)安裝方便，運行期間不需要維護(hù)和管理，不僅適用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)。
與局部打補丁修補技術(shù)等傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕保護(hù)相比，本實用新型的優(yōu)點是 (1)、不需要鑿除大量的被鹽污染的混凝土，節(jié)省了人力和物力，經(jīng)濟效益和社會效益顯著； (2)、網(wǎng)格狀犧牲陽極和活性砂漿價格低廉； (3)、能夠有效地控制混凝土中鋼筋的腐蝕，犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)最長的設(shè)計使用壽命可達(dá)20年。
(4)、所述的活性砂漿的特點是不收縮、不開裂，電阻率較低，強度高。
(5)、犧牲陽極在砂漿中的開路電位穩(wěn)定。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1，鹽污染大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極的陰極保護(hù)方法，參照圖1本實用新型的主體結(jié)構(gòu)包括活性砂漿1、網(wǎng)格狀犧牲陽極2、接線盒3、鋼筋4、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)5、陰極電纜6和陽極電纜7。
首先在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上鑿除一小塊混凝土露出一小段鋼筋4，將陰極電纜6焊接在鋼筋4上；在網(wǎng)格狀犧牲陽極2上焊接一根陽極電纜7。陰極電纜和陽極電纜焊接處均需作防水密封保護(hù)。清除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)5表面的污物和小的金屬件后，敷設(shè)一層活性砂漿1，將已焊接好陽極電纜的網(wǎng)格狀犧牲陽極2鋪設(shè)在活性砂漿1的表面，再敷設(shè)一層活性砂漿1。通過接線盒3將陰極電纜6和陽極電纜7連接在一起。通過以上方法，構(gòu)成了本實用新型的鹽污染大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極的陰極保護(hù)裝置。本裝置中的犧牲陽極采用純鋅。犧牲陽極是固定在鋼筋混凝土的頂面?；钚陨皾{由硅酸鹽水泥、砂子、水、合成纖維和活性添加劑組成。活性砂漿的水灰比配比是0.4∶1，活性砂漿的灰砂比的配比是0.5∶1?；钚蕴砑觿殇寤嚕钚蕴砑觿┑膿搅渴?.1g/cm3，cm3是指活性砂漿的體積。合成纖維的摻量范圍是占砂漿重量的0.1％，合成纖維采用聚丙烯纖維。
實施例2，與實施例1基本相同，但有以下改變犧牲陽極采用純鋅?；钚陨皾{的水灰比配比是0.4∶1?；钚陨皾{的灰砂比的配比是0.5∶1。活性添加劑為溴化鋰和硝酸鋰，比例為1∶1，為重量比。活性添加劑的摻量是0.15g/cm3。合成纖維的摻量范圍是占砂漿重量的0.15％，合成纖維采用聚丙烯纖維。犧牲陽極是固定在鋼筋混凝土的立面。
實施例3，與實施例1基本相同，但有以下改變 活性砂漿的水灰比配比是0.55∶1?；钚陨皾{的灰砂比的配比是0.6∶1，活性添加劑為質(zhì)量比1∶1的溴化鋰與硝酸鋰，活性添加劑的摻量范圍是0.50g/cm3。合成纖維的摻量是占砂漿重量的0.5％。所摻入的合成纖維采用纖維素。犧牲陽極是固定在鋼筋混凝土的底面。
實施例4，與實施例1基本相同，但有以下改變犧牲陽極采用鋅合金?；钚陨皾{的水灰比配比是0.35∶1?；钚陨皾{的灰砂比的配比是0.3∶1?；钚蕴砑觿橄跛徜?。活性添加劑的摻量是0.05g/cm。合成纖維的摻量范圍是占砂漿重量的0.05％，合成纖維采用聚乙烯纖維。
實施例5，與實施例1基本相同，但有以下改變活性砂漿的水灰比配比是0.45∶1，活性砂漿的灰砂比的配比是0.45∶1?；钚蕴砑觿殇寤嚕钚蕴砑觿┑膿搅渴?.25g/cm3，cm3是指活性砂漿的體積。合成纖維的摻量范圍是占砂漿重量的0.25％，合成纖維采用玻璃纖維。
實施例6，與實施例1基本相同，但有以下改變活性砂漿的水灰比配比是0.50∶1，活性砂漿的灰砂比的配比是0.45∶1?；钚蕴砑觿殇寤嚕钚蕴砑觿┑膿搅渴?.2g/cm3?；钚陨皾{調(diào)配中所摻入的合成纖維采用聚丙烯纖維與聚乙烯纖維1∶1質(zhì)量比的混合物。合成纖維的摻量范圍是占砂漿重量的0.2％， 實施例7，與實施例1基本相同，但活性砂漿調(diào)配中所摻入的合成纖維采用聚丙烯纖維與玻璃纖維1∶1質(zhì)量比的混合物。
實施例8，與實施例1基本相同，但活性砂漿調(diào)配中所摻入的合成纖維采用聚乙烯纖維與玻璃纖維1∶1質(zhì)量比的混合物。
實施例9，與實施例1基本相同，但活性砂漿調(diào)配中所摻入的合成纖維采用聚乙烯纖維、纖維素和玻璃纖維1∶1∶1質(zhì)量比的混合物。
權(quán)利要求1、一種大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置，設(shè)有網(wǎng)格狀犧牲陽極，該網(wǎng)格狀犧牲陽極與混凝土中的鋼筋進(jìn)行電連接，形成犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，
所述的網(wǎng)格狀犧牲陽極埋設(shè)在活性砂漿中，該活性砂漿敷設(shè)在鋼筋混凝土表面；
所述的犧牲陽極采用純鋅或鋅合金，為扁平的網(wǎng)格狀。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極的陰極保護(hù)裝置，其特征在于，所述的犧牲陽極是固定在鋼筋混凝土的頂面、立面或底面。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極的陰極保護(hù)裝置，其特征在于，所述的“網(wǎng)格狀犧牲陽極與混凝土中的鋼筋進(jìn)行電連接”，其結(jié)構(gòu)是所述的鋼筋上焊接有陰極電纜，所述的網(wǎng)格狀犧牲陽極上焊接有陽極電纜，陰極電纜和陽極電纜連接在一起。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置，其特征在于，所述的陰極電纜和陽極電纜的連接是通過接線盒連接。
專利摘要大氣環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)犧牲陽極陰極保護(hù)裝置，網(wǎng)格狀犧牲陽極與混凝土中的鋼筋電連接，形成犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，特征是犧牲陽極埋設(shè)在活性砂漿中，活性砂漿敷設(shè)在鋼筋混凝土表面；犧牲陽極采用純鋅或鋅合金；活性砂漿由硅酸鹽水泥、骨料、水、合成纖維和活性添加劑組成水灰比0.35～0.55∶1；灰砂比0.3～0.6∶1；活性添加劑為溴化鋰或硝酸鋰，摻量0.05～0.50g/cm3；合成纖維選自聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、纖維素和/或玻璃纖維，摻量0.05～0.5％。本實用新型節(jié)省人力、物力，價格低廉；使用壽命達(dá)20年?；钚陨皾{不收縮、不開裂，電阻率較低，強度高。犧牲陽極開路電位穩(wěn)定。
文檔編號C23F13/12GK201292405SQ20082003364
公開日2009年8月19日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者燕 葛, 朱錫昶, 巖 李 申請人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究院