專利名稱：用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，屬于腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
至今，國外對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施陰極保護(hù)已有30多年的歷史，經(jīng)過多年的開發(fā)研究和應(yīng)用實(shí)踐，在鋼筋混凝土陰極參數(shù)和保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、陰極保護(hù)材料和儀器設(shè)備、陰極保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測和運(yùn)行維護(hù)方面都取得了很大的發(fā)展。近年來，有對陰極保護(hù)在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)對延長和保持新的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的作用方面進(jìn)行了大量的研究工作并且制定了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為鋼筋混凝土有效實(shí)施陰極保護(hù)提供了技術(shù)依據(jù)。鋼筋混凝土的陰極保護(hù)技術(shù)又分為兩種技術(shù)，S卩外加電流陰極保護(hù)技術(shù)和犧牲陽極保護(hù)技術(shù)。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)在歐美等國已得到廣泛的應(yīng)用，并且已制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如 EN 12696:2000 Cathodic protection of steel in concrete 禾口 NACE RP0290-2000 Impressed Current Cathodic Protection of Reinforcing Steel in Atmospherically Exposed Concrete Structures。近幾年，國內(nèi)杭州灣跨海大橋禾口青島海灣大橋的通航孔橋墩已采用了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)來進(jìn)行混凝土鋼筋的防腐措施。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)施工工藝復(fù)雜，要求施工作業(yè)條件高，運(yùn)行成本高，需要有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)。迄今，國外開發(fā)研制的鋼筋混凝土犧牲陽極保護(hù)主要有電弧噴鋅或噴鋁-鋅-銦合金、鋅箔/導(dǎo)電黏結(jié)劑、鋅網(wǎng)/水泥漿護(hù)套等。在國內(nèi)，中國專利CN ^13639Y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)和浪濺區(qū)的表面。使用鋁鋅銦合金犧牲陽極，砂漿由淡水、水泥和高吸水性樹脂組成。中國專利CN 101109087Α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)和浪濺區(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，使用的犧牲陽極為純鋅或是鋅合金，導(dǎo)電砂漿填充料由水泥、石墨、膨潤土、骨料等組成。以上兩個專利的技術(shù)方案均適用于海洋環(huán)境潮差區(qū)和浪濺區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)。中國專利CN 101244926Α的特征是犧牲陽極埋設(shè)在活性砂漿中，活性砂漿敷設(shè)在鋼筋混凝土的表面，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。此專利方案適用于鹽污染的大氣環(huán)境的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)需要在預(yù)制鋼筋骨架時，鋪設(shè)輔助陽極、參比電極及監(jiān)測裝置，交叉施工嚴(yán)重，在倒灌混凝土?xí)r，又要防止輔助陽極和鋼筋短路，可以說外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)施工工藝復(fù)雜，要求施工作業(yè)條件高，并且在混凝土澆筑完成后，一旦發(fā)現(xiàn)輔助陽極與鋼筋短路，不可修復(fù)。由于系統(tǒng)組成復(fù)雜，需要有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，經(jīng)常會發(fā)生維護(hù)和管理不善而導(dǎo)致整套系統(tǒng)失效。采用此方法對混凝土進(jìn)行修復(fù)時費(fèi)事費(fèi)力，可行性不強(qiáng)，主要是用在新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中。
對于混凝土犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)，國內(nèi)專利都是針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)某個區(qū)域 (潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū))的防腐保護(hù)方法，大多針對海洋環(huán)境條件，通用性有所欠缺，并且施工工藝較為繁瑣，比如專利CN 101109087A需要先固定鋅網(wǎng)，再固定護(hù)套，最后添加導(dǎo)電砂漿，在修復(fù)混凝土?xí)r，需要根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的具體形狀加工復(fù)合材料護(hù)套，加工周期較長，護(hù)套的體積和重量給安裝過程中也帶來很大的不便；專利CN 101244926A介紹了大氣環(huán)境中鋼筋混凝土犧牲陽極保護(hù)裝置和方法，其方法中需要鋪設(shè)網(wǎng)格鋅犧牲陽極，通過接線盒把犧牲陽極和鋼筋連接起來，最后鋪設(shè)導(dǎo)電砂漿，此方法施工工藝較為復(fù)雜，保護(hù)區(qū)域僅為大氣區(qū)。專利CN ^13639Y對潮差區(qū)和浪濺區(qū)部位進(jìn)行保護(hù)，要求砂漿澆灌固化后的最低構(gòu)筑線要浸沒低潮位線。但是海洋環(huán)境中低潮位線的位置又難以確定，影響因素很復(fù)雜。通常條件下，同一地區(qū)，在不同季節(jié)和不同地理?xiàng)l件下，低潮位相差很大。因此，不能有效的確定鋼筋混凝土潮差區(qū)和浪濺區(qū)的保護(hù)面積和施工區(qū)域。以上專利所用犧牲陽極大多為純鋅或者是國標(biāo)鋅合金犧牲陽極，沒有研發(fā)一種新型的犧牲陽極材料。

發(fā)明內(nèi)容
為滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的工況條件，克服目前犧牲陽極保護(hù)技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種復(fù)合型犧牲陽極。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于，包括高導(dǎo)電水泥膠體和包裹在其內(nèi)的鋅合金犧牲陽極，鋅合金犧牲陽極的一端或兩端通過導(dǎo)線或鐵芯引出高導(dǎo)電水泥膠體，導(dǎo)線和鐵芯用于焊接在要修復(fù)的混凝土的鋼筋上。所述的鋅合金犧牲陽極是在鋅基體中添加合金元素，通過控制合金元素Al、Mg、 Si、Sn元素的比例得到犧牲陽極，能夠滿足在高電阻率混凝土介質(zhì)中使用。其鋅合金犧牲陽極的配方為Al :0. 3-1. 2% ；Mg :0. 1-0. 5% ；Si :0. 5-0. 9% ；Sn 0. 15-0. 65% ；雜質(zhì)含量:Fe ( 0. 005% ；Cu ( 0. 005% ；Pb ( 0. 01% ；Cd ( 0. 003% ；余量為 Zn ； 用石墨坩堝在加熱爐中將鋅錠熔化，按配比往熔融的鋅液中添加Al、Mg、Si、Sn，用石墨棒攪勻，除渣，出爐澆鑄到預(yù)先放置好的導(dǎo)線或鐵芯的模具中。所述的高導(dǎo)電水泥膠體包括硅酸鹽水泥、細(xì)骨料、焦炭屑、石墨、硝酸鋰、膨潤土和聚丙烯纖維。所述的模具采用螺旋狀凹槽模具，成型出螺旋狀的鋅合金犧牲陽極，其目的是增加鋅合金犧牲陽極與高導(dǎo)電水泥膠體的接觸面積，使鋅合金犧牲陽極長期保持活性，發(fā)出電流，同時也便于吸收犧牲陽極所產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物。所述的導(dǎo)線的外端焊接一鐵鼻子，以方便與要修復(fù)的混凝土的鋼筋焊接。所述的高導(dǎo)電水泥膠體共有兩種形狀，一種為圓柱體，另一種為長方體。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)應(yīng)用范圍廣，適用于海洋環(huán)境下全浸區(qū)、潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)以及其它氯環(huán)境下的橋梁、碼頭、隧道、地下停車場等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)。( 2 )施工工藝簡單，混凝土中的鋼筋直接打磨后，把復(fù)合型犧牲陽極直接焊接在鋼筋上即可，不影響混凝土的外觀和混凝土的質(zhì)量。(3)高導(dǎo)電水泥膠體可以充分吸收鋅合金犧牲陽極產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，具有較高的保水性，并且不會影響混凝土的性能。(4)犧牲陽極系統(tǒng)最長設(shè)計使用壽命可達(dá)50年。(5)復(fù)合型犧牲陽極體價格低廉，一次投入，無需專業(yè)人士維護(hù)。(6)鋼筋保護(hù)判據(jù)能夠滿足EN 12696:2000所規(guī)定的IOOmV電位衰減判據(jù)；對于海洋環(huán)境全浸區(qū)，斷電電位在M小時衰減可以達(dá)到150mV以上；對于浪濺區(qū)和潮差區(qū)，斷電電位在M小時衰減可以達(dá)到120mV以上；對于含氯環(huán)境的大氣環(huán)境中，斷電電位在M小時衰減可以達(dá)到IOOmV以上。(7)安裝簡單、易于施工，適用于海洋環(huán)境下全浸區(qū)、潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)以及其他氯環(huán)境下的橋梁、碼頭、隧道、地下停車場等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例(圓柱體)的立體結(jié)構(gòu)(局部剖視)示意圖； 圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例(長方體)的立體結(jié)構(gòu)(局部剖視)示意圖3本發(fā)明的第一實(shí)施例應(yīng)用在鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4本發(fā)明的第二實(shí)施例應(yīng)用在鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-高導(dǎo)電水泥膠體；2-鋅合金犧牲陽極；3-熱縮套；4-導(dǎo)線；5-鐵鼻子； 6-鐵芯；7-鋼筋；9-混凝土 ；A-圓柱體復(fù)合型犧牲陽極；B-長方體復(fù)合型犧牲陽極。
具體實(shí)施例方式參見圖1 圖4，本發(fā)明用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，包括高導(dǎo)電水泥膠體1和包裹在其內(nèi)的鋅合金犧牲陽極2，高性能鋅合金犧牲陽極2的一端或兩端通過導(dǎo)線4引出高導(dǎo)電水泥膠體1 (如圖1所示)，或通過與鋅合金犧牲陽極2的一端或兩端焊接的鐵芯6引出高導(dǎo)電水泥膠體1 (如圖2所示)。導(dǎo)線4和鐵芯6用于焊接在要修復(fù)的混凝土的鋼筋7上。導(dǎo)線4的外端還可焊接一鐵鼻子5以方便與要修復(fù)的混凝土的鋼筋7焊接。本發(fā)明的高導(dǎo)電水泥膠體1共有兩種形狀，一種為圓柱體(如圖1所示)，另一種為長方體(如圖2所示)。所述的鋅合金犧牲陽極2是在鋅基體中添加合金元素，通過控制合金元素Al、 Mg、Si、Sn元素的比例得到犧牲陽極，能夠滿足在高電阻率混凝土介質(zhì)中使用。其鋅合金犧牲陽極的配方為 Al 0. 3-1. 2% ；Mg 0. 1-0. 5% ；Si :0. 5-0. 9% ；Sn :0. 15-0. 65% ；雜質(zhì)含量 Fe ( 0. 005% ；Cu ( 0. 005% ；Pb ( 0. 01% ；Cd ( 0. 003% ；余量為 Zn。用石墨坩堝在加熱爐中將鋅錠熔化，按配比往熔融的鋅液中添加Al、Mg、Si、Sn，用石墨棒攪勻，除S，出爐澆鑄到預(yù)先放置好的鐵芯的模具中。固熔鋅合金犧牲陽極模具采用螺旋狀模具，其目的是增加鋅合金犧牲陽極2與高導(dǎo)電水泥膠體1的接觸面積，使鋅合金犧牲陽極2長期保持活性，發(fā)出電流，同時也便于吸收犧牲陽極所產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物。高導(dǎo)電水泥膠體1主要由由硅酸鹽水泥、細(xì)骨料、導(dǎo)電材料、合成纖維組成。導(dǎo)電材料有焦炭屑、石墨、硝酸鋰、膨潤土組成，合成纖維采用聚丙烯纖維。詳細(xì)配方配比見表 1。
表1、高導(dǎo)電水泥膠體的配方
權(quán)利要求
1.一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于，包括高導(dǎo)電水泥膠體和包裹在其內(nèi)的鋅合金犧牲陽極，鋅合金犧牲陽極的一端或兩端通過導(dǎo)線或鐵芯引出高導(dǎo)電水泥膠體，導(dǎo)線和鐵芯用于焊接在要修復(fù)的混凝土的鋼筋上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 所述的鋅合金犧牲陽極是在鋅基體中添加合金元素，通過控制合金元素Al、Mg、Si、Sn元素的比例得到犧牲陽極，能夠滿足在高電阻率混凝土介質(zhì)中使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 其鋅合金犧牲陽極的配方為 Al 0. 3-1. 2% ；Mg 0. 1-0. 5% ；Si :0. 5-0. 9% ；Sn :0. 15-0. 65% ； 雜質(zhì)含量:Fe ( 0. 005% ；Cu ( 0. 005% ；Pb ( 0. 01% ；Cd ( 0. 003% ；余量為 Zn (質(zhì)量比)；用石墨坩堝在加熱爐中將鋅錠熔化，按配比往熔融的鋅液中添加Al、Mg、Si、Sn，用石墨棒攪勻，除渣，出爐澆鑄到預(yù)先放置好的導(dǎo)線或鐵芯的模具中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 所述的高導(dǎo)電水泥膠體包括硅酸鹽水泥、細(xì)骨料、焦炭屑、石墨、硝酸鋰、膨潤土和聚丙烯纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 所述的模具采用螺旋狀凹槽模具，成型出螺旋狀的鋅合金犧牲陽極，其目的是增加鋅合金犧牲陽極與高導(dǎo)電水泥膠體的接觸面積，使鋅合金犧牲陽極長期保持活性，發(fā)出電流，同時也便于吸收犧牲陽極所產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 所述的導(dǎo)線的外端焊接一鐵鼻子，以方便與要修復(fù)的混凝土的鋼筋焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，其特征在于， 所述的高導(dǎo)電水泥膠體共有兩種形狀，一種為圓柱體，另一種為長方體。
全文摘要
一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的復(fù)合型犧牲陽極，包括鋅合金犧牲陽極、高導(dǎo)電水泥膠體和連接裝置。鋅合金犧牲陽極包覆在圓柱體或是長方體高導(dǎo)電水泥膠體內(nèi)，在犧牲陽極的一端或者兩端有連接裝置引出高導(dǎo)電水泥膠體外。該鋅合金犧牲陽極的配方為Al0.3-1.2%；Mg0.1-0.5%；Si0.5-0.9%；Sn0.15-0.65%；余量為Zn。高導(dǎo)電水泥膠體包括硅酸鹽水泥、細(xì)骨料、焦炭屑、石墨、硝酸鋰、膨潤土、聚丙烯纖維。此犧牲陽極安裝簡單、易于施工，價格低廉，壽命長，適用于海洋環(huán)境下全浸區(qū)、潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)以及其他氯環(huán)境下的橋梁、碼頭、隧道、地下停車場等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)。
文檔編號C23F13/16GK102418101SQ201110386169
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者劉光洲, 劉雪雷, 王洪仁, 王海濤, 郝少麗 申請人:青島雙瑞海洋環(huán)境工程有限公司