專利名稱：用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，屬于腐蝕與防護領域。
背景技術：
至今，國外對鋼筋混凝土結構實施陰極保護已有30多年的歷史，經(jīng)過多年的開發(fā)研究和應用實踐，在鋼筋混凝土陰極參數(shù)和保護標準、陰極保護材料和儀器設備、陰極保護系統(tǒng)的監(jiān)測和運行維護方面都取得了很大的發(fā)展。近年來，有對陰極保護在預應力鋼筋混凝土結構的應用，以及陰極保護對延長和保持新的鋼筋 混凝土結構耐久性的作用方面進行了大量的研究工作并且制定了有關的標準和規(guī)范，為鋼筋混凝土有效實施陰極保護提供了技術依據(jù)。鋼筋混凝土的陰極保護技術又分為兩種技術，S卩外加電流陰極保護技術和犧牲陽極保護技術。外加電流陰極保護系統(tǒng)在歐美等國已得到廣泛的應用，并且已制定了相關的標準規(guī)范，如 EN 12696:2000 Cathodic protection of steel in concrete 和 NACERP0290-2000 Impressed Current Cathodic Protection of Reinforcing Steel inAtmospherically Exposed Concrete Structures。近幾年，國內杭州灣跨海大橋和青島海灣大橋的通航孔橋墩已采用了外加電流陰極保護系統(tǒng)來進行混凝土鋼筋的防腐措施。外加電流陰極保護系統(tǒng)施工工藝復雜，要求施工作業(yè)條件高，運行成本高，需要有專業(yè)技術人員進行維護。迄今，國外開發(fā)研制的鋼筋混凝土犧牲陽極保護主要有電弧噴鋅或噴鋁-鋅-銦合金、鋅箔/導電黏結劑、鋅網(wǎng)/水泥漿護套等。在國內，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)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 101109087A的特征在于通過導電砂漿填充料和復合材料護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。其犧牲陽極是敷設在砂漿和復合材料護套之間，使用的犧牲陽極為純鋅或是鋅合金，導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)鋼筋混凝土結構的保護。中國專利CN 101244926A的特征是犧牲陽極埋設在活性砂漿中，活性砂漿敷設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)境的鋼筋混凝土結構的保護。外加電流陰極保護系統(tǒng)需要在預制鋼筋骨架時，鋪設輔助陽極、參比電極及監(jiān)測裝置，交叉施工嚴重，在倒灌混凝土時，又要防止輔助陽極和鋼筋短路，可以說外加電流陰極保護系統(tǒng)施工工藝復雜，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。由于系統(tǒng)組成復雜，需要有專業(yè)技術人員進行維護，經(jīng)常會發(fā)生維護和管理不善而導致整套系統(tǒng)失效。采用此方法對混凝土進行修復時費事費力，可行性不強，主要是用在新建鋼筋混凝土結構中。[0006]對于混凝土犧牲陽極陰極保護技術，國內專利都是針對鋼筋混凝土結構某個區(qū)域(潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū))的防腐保護方法，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)，再固定護套，最后添加導電砂漿，在修復混凝土時，需要根據(jù)鋼筋混凝土結構的具體形狀加工復合材料護套，加工周期較長，護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裝置和方法，其方法中需要鋪設網(wǎng)格鋅犧牲陽極，通過接線盒把犧牲陽極和鋼筋連接起來，最后鋪設導電砂漿，此方法施工工藝較為復雜，保護區(qū)域僅為大氣區(qū)。專利CN 2813639Y對潮差區(qū)和浪濺區(qū)部位進行保護，要求砂漿澆灌固化后的最低構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，影響因素很復雜。通常條件下，同一地區(qū)，在不同季節(jié)和不同地理條件下，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)明內容為滿足鋼筋混凝土結構修復的工況條件，克服現(xiàn)有犧牲陽極存在的結構復雜，施工不方便，活性較低的缺點，本實用新型提供一種復合型犧牲陽極。本實用新型的技術方案是一種用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在于，包括高導電水泥膠體和包裹在其內的鋅合金犧牲陽極，鋅合金犧牲陽極的一端或兩端通過導線或鐵芯引出高導電水泥膠體。所述的鋅合金犧牲陽極為螺旋狀。所述的導線的外端焊接一鐵鼻子。所述的高導電水泥膠體為圓柱體或長方體。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點(I)施工工藝簡單，混凝土中的鋼筋直接打磨后，把復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量。(2)高導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。(3)犧牲陽極系統(tǒng)最長設計使用壽命可達50年。(4)復合型犧牲陽極體價格低廉，一次投入，無需專業(yè)人士維護。(5)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構的修復，

圖I是本發(fā)明的第一實施例(圓柱體)的立體結構(局部剖視)示意圖；圖2是本發(fā)明的第二實施例(長方體)的立體結構(局部剖視)示意圖；圖3本實用新型的第一實施例應用在鋼筋混凝土的結構示意圖；圖4本實用新型的第二實施例應用在鋼筋混凝土的結構示意圖。圖中1-高導電水泥膠體；2_鋅合金犧牲陽極；3_熱縮套；4_導線；5_鐵鼻子；
6-鐵芯；7_鋼筋；9_混凝土 ；A-圓柱體復合型犧牲陽極；B-長方體復合型犧牲陽極。
具體實施方式
參見圖I 圖4，本實用新型用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，包括高導電水泥膠體I和包裹在其內的鋅合金犧牲陽極2，高性能鋅合金犧牲陽極2的一端或兩端通過導線4引出高導電水泥膠體I (如圖I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引出高導電水泥膠體I (如圖2所示)。導線4和鐵芯6用于焊接在要修復的混凝土的鋼筋7上。導線4的外端還可焊接一鐵鼻子5以方便與要修復的混凝土的鋼筋7焊接。本實用新型的高導電水泥膠體I共有兩種形狀，一種為圓柱體(如圖I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% ;雜質含量Fe ( O. 005% ；Cu ( O. 005% ；Pb ( O. 01% ；Cd ( 0. 003% ;余量為 Zn (質量比)。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，除洛，出爐澆鑄到預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與高導電水泥膠體I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。高導電水泥膠體I主要由由硅酸鹽水泥、細骨料、導電材料、合成纖維組成。導電材料有焦炭屑、石墨、硝酸鋰、膨潤土組成，合成纖維采用聚丙烯纖維。詳細配方配比見表
Io表I、高導電水泥膠體的配方
(L S，O. Io^O O.O. OOo^O- O O. 4^0.
II15
I ^ ] r>Ici
i. λ-■ ￡_ IΛ.KF在使用本實用新型對鋼筋混凝土修復時，有兩種安裝方式一種安裝方式參見圖3，在需要修復的鋼筋混凝土結構上用電鉆打出圓柱形的孔洞，大小以能放入本實用新型的圓柱體復合型犧牲陽極A為宜；然后在其孔洞旁邊鑿除一小塊混凝土露出一小段鋼筋7，清除此小段鋼筋7表面的腐蝕產(chǎn)物，以便露出鋼筋基體，與復合型犧牲陽極的鐵鼻子5進行焊接；把導線4和復合型犧牲陽極A用水泥封好。另一種安裝方式如圖4所示，鋼筋混凝土結構腐蝕較為嚴重，已經(jīng)裸露出部分鋼筋7，裸露的鋼筋7經(jīng)打磨后焊接上長方形復合型犧牲陽極B，犧牲陽極兩端的鐵芯6都與鋼筋7焊接，然后根據(jù)修復混凝土的施工要求，填充混凝土，完成施工。在對鋼筋混凝土結構進行局部修補時，將本實用新型復合型犧牲陽極體安裝在修補的混凝土中，不但可以提供對舊混凝土中鋼筋的保護，還可以消除老混凝土中鋼筋與修補混凝土中的鋼筋之間形成的環(huán)陽極腐蝕效應，大大延長混凝土結構維修后的使用壽命，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構的修復。
權利要求1.ー種用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在于，包括高導電水泥膠體和包裹在其內的鋅合金犧牲陽極，鋅合金犧牲陽極的一端或兩端通過導線或鐵芯引出高導電水泥膠體。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在干，所述的鋅合金犧牲陽極為螺旋狀。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在干，所述的導線的外端焊接一鉄鼻子。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在干，所述的高導電水泥膠體為圓柱體或長方體。
專利摘要一種用于鋼筋混凝土結構修復的復合型犧牲陽極，其特征在于，包括高導電水泥膠體和包裹在其內的鋅合金犧牲陽極，鋅合金犧牲陽極的一端或兩端通過導線或鐵芯引出高導電水泥膠體。所述的鋅合金犧牲陽極為螺旋狀。本實用新型的優(yōu)點是安裝簡單、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構的修復。
文檔編號C23F13/16GK202369647SQ20112048343
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日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)境工程股份有限公司