一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元的制作方法

专利2025-05-31  4


本技术属于海水海砂钢筋混凝土结构腐蚀防护领域,特别是涉及一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元。


背景技术:

1、钢筋混凝土是世界上最为广泛的土木工程材料。据统计我国混凝土产量占全球近60%,制备混凝土消耗了大量的水泥、河砂或机制砂、淡水等原材料。近年,将海砂、海水取代传统河沙或机制砂、淡水来制备混凝土,已受到学术界及工程界等的高度关注。

2、然而,海水海砂中氯离子含量高,如果不合理使用,则必定会导致混凝土内钢筋锈蚀,混凝土开裂、剥落,降低了钢筋混凝土结构包括房屋建筑、桥梁、隧道、市政、港口码头、火电及核电结构在内的重要基础设施的服役寿命及安全性。

3、外加电流阴极保护(cathodic protection)是用于控制既有钢筋混凝土结构腐蚀的最为有效的技术,其工作原理上是向已经腐蚀的钢筋混凝土结构通入一定电流(电流密度约20ma/m2),使已腐蚀钢筋电位朝负方向漂移,降低钢筋腐蚀率以控制既有钢筋混凝土结构腐蚀,或者采用cfrp阳极钢筋混凝土结构阴极保护的方法,cfrp片材和所述混凝土之间设置有用于将两者连接在一起的粘结材料;由于采用cfrp片层作为保护装置的辅助阳极,采用cfrp片材作为辅助阳极,具有覆盖面积大以取得保护效果(cn201310131345.6)。

4、外加电流阴极防护(cathodic prevention)是应用于提升氯离子环境下新建钢筋混凝土结构抗腐蚀性能,其与阴极保护不同之处是:(1)阴极防护应用于新建钢筋混凝土结构,此时钢筋尚未锈蚀;(2)阴极防护是通入的电流密度(约5-10ma/m2)低于阴极保护电流密度;(3)其工作原理是将混凝土内尚未腐蚀钢筋的电位朝负方向漂移,提高了钢筋腐蚀的氯离子临界浓度,因此提升了钢筋的抗腐蚀性能。外加电流阴极防护系统的六个基本单元包括:动力供应单元、阳极单元、被保护的钢筋、混凝土内电解质、监测单元、连接各单元之间的导线。阴极防护系统的有效性主要是由阳极单元及安装方法决定。

5、现阶段采用的传统方法,其外加电流阴极防护的阳极单元mmo ti带阳极安装过程如下:

6、通过焊接或者绑扎措施确保阳极区内所有钢筋实现电子连接;如图1a、图1b所示,mmo ti带阳极通过不导电的非金属线(如pvc绝缘绑线)绑扎固定在钢筋上,并要求mmo ti带阳极与钢筋之间电子绝缘、不短路;将钢筋连接到电源负极;安装系统监测参比等级最后浇筑混凝土。

7、除此以外,辅助性措施包括:海水海砂淡化、提高混凝土的氯离子结合能力、改善海水海砂混凝土的孔结构及密实度、采用钢筋阻锈剂、采用不锈钢替代普通钢筋。

8、但是,现阶段的外加电流阴极防护阳极单元失效风险高:原因是其mmo ti带阳极完全裸露,在混凝土浇筑过程、混凝土密实震动过程,以及混凝土自重作用下,易做成ti-mmo网带变形或偏离原来位置,进而与钢筋电子接触,导致系统短路,使阴极防护系统失效。同时,海水海砂混凝土中氯离子含量高,一旦阴极防护系统失效,将加速钢筋腐蚀。

9、现有外加电流阴极防护阳极单元及安装(传统方法)无法确保mmo ti带阳极的阴极防护电流均匀地投掷其周围混凝土及钢筋表面:原因是混凝土的浇筑过程中,混凝土中的粗骨料(碎石)和浆体随机地包裹mmo ti带阳极,由于包裹ti-mmo网带的粗骨料(碎石)与硬化浆体(基体)电阻率的差异,影响了阴极防护电流均匀投掷到钢筋表面以及保护电位在钢筋表面的均匀分布,使得海水海砂混凝土内钢筋得不到有效防护。其它性措施如海水海砂淡化、提高混凝土的氯离子结合能力、改善海水海砂混凝土的孔结构及密实度、采用钢筋阻锈剂等均为辅助性措施;而采用不锈钢会极大增加工程成本。


技术实现思路

1、针对现有外加电流阴极防护阳极单元及安装易于失效、钢筋表面保护电流及电位分布不均问题,提出了一种性能可靠的海砂钢筋混凝土阴极防护的阳极单元。该阴极防护阳极单元具有可靠性高、保护性能高的优点。

2、本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,包括 mmo ti带阳极、与mmo ti带阳极连接的ti分电条;所述mmoti带阳极、ti分电条分别位于凹槽内, 凹槽内设有导电砂浆,并将凹槽绑扎在钢筋上。

3、进一步地,所述mmo ti带阳极宽度为12-13mm。

4、进一步地,所述mmo ti带阳极厚度为0.07-0.9mm。

5、进一步地,所述mmo ti带阳极表面允许最大电流密度110ma/m2。

6、进一步地,所述导电砂浆电阻率是原有混凝土电阻率的50%-70%。

7、进一步地,所述非金属不导电绑扎线采用pvc绝缘绑线。

8、进一步地,所述mmo ti带阳极、ti分电条通过不导电的非金属支架分别固定在u型pvc槽内。

9、进一步地,所述不导电的非金属支架为pvc绝缘支架。

10、进一步地,钢筋上设有参比电极,参比电极上设有参比电极导线。

11、进一步地,参比电极与钢筋的距离为10-15mm。

12、与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

13、避免mmo ti带阳极失效:现有外加电流阴极防护阳极单元mmo ti带阳极完全裸露,在混凝土浇筑过程、混凝土密实震动过程,以及混凝土自重作用下,易做成mmo ti网带变形或偏离原来位置,进而与钢筋电子接触,导致系统短路,使阴极防护系统失效。同时,海水海砂混凝土中氯离子含量高,一旦阴极防护系统失效,将加速钢筋腐蚀。本实用新型通过凹槽为mmo ti带阳极提供保护,有效地解决该问题。

14、确保mmo ti带阳极的阴极防护电流均匀地投掷钢筋表面以及防护电位均匀分布在钢筋表面上:传统方法是在混凝土的浇筑过程中,混凝土中的粗骨料(碎石)和浆体随机地包裹mmo ti带阳极,由于包裹mmo ti网带的粗骨料(碎石)与硬化浆体(基体)电阻率的差异,影响了阴极防护电流均匀投掷到钢筋表面以及防护电位在钢筋表面的分布。本实用新型通过在保护mmo ti带阳极的凹槽内注入导电砂浆,有效地解决该问题。



技术特征:

1.一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,包括 mmoti带阳极、与mmo ti带阳极连接的ti分电条;所述mmo ti带阳极、ti分电条分别位于凹槽内, 凹槽内设有导电砂浆,并将凹槽绑扎在钢筋上。

2.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,所述mmo ti带阳极宽度为12-13mm。

3.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,所述mmo ti带阳极厚度为0.07-0.9mm。

4.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,所述mmo ti带阳极表面允许最大电流密度110ma/m2。

5.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,导电砂浆的电阻率是原有混凝土电阻率的50%-70%。

6.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,所述mmo ti带阳极、ti分电条通过不导电的非金属支架分别固定在u型pvc槽内。

7.根据权利要求6所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,所述不导电的非金属支架为pvc绝缘支架。

8.根据权利要求1所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,钢筋上设有参比电极,参比电极上设有参比电极导线。

9.根据权利要求8所述的一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,其特征在于,参比电极与钢筋的距离为10-15mm。


技术总结
本技术公开了一种海砂钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统阳极单元,包括MMO Ti带阳极、与MMO Ti带阳极连接的Ti分电条;所述MMO Ti带阳极、Ti分电条分别位于U型PVC槽内,通过非金属不导电绑扎线将U型PVC槽内绑扎固定在钢筋上;所述U型PVC槽内设有导电砂浆,通过在保护MMO Ti阳极带的U型PVC槽内注入导电砂浆,有效地解决阴极防护电流没有均匀投掷到钢筋表面以及防护电位在钢筋表面的分布问题,本技术的阴极防护阳极单元具有可靠性高、保护性能高的优点。

技术研发人员:彭森,吴玉友
受保护的技术使用者:深圳市焕新建筑工程技术有限公司
技术研发日:20230907
技术公布日:2024/7/25
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