[实用新型]自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢筋混凝土的组合结构领域，尤其涉及一种自动阴极防护的新型CFRP-钢筋混凝土组合结构。

背景技术

近年来，FRP-混凝土组合结构越来越多地吸引了学者的关注。这是由于FRP-混凝土组合结构可以改善结构的受力情况、施工过程采用FRP作为模板无需额外模板及相应的拆模工序和良好的耐久性。该组合结构良好的耐久性主要是由于采用了耐久性能好的FRP材料，以及FRP对其全包裹的构件具有阻止外部有害物质侵入的能力。上述的结构耐久性对材料要求、施工过程及工作环境是比较敏感的。当存在有施工不当，FRP材料自身的缺陷以及结构内部含有足够的有害物质等，结构的耐久性就不再具有组合结构的优势了。而且当使用富含氯化物、硫酸盐等有害物质的混凝土材料时，如典型的海砂混凝土，由于具备了加速钢筋腐蚀的各个条件，结构内部的钢筋发生腐蚀的时间大大提前，破坏结构的耐久性，进而需要对其提早的维修和保养。

作为结构加固和组合结构领域比较常见的碳纤维增强复合材料（CFRP）因具有轻质高强、模量大、耐腐蚀性好等优点实际上，CFRP除了人们熟知的力学性能外，由于其含有的主要成分之一－碳纤维具有良好的电化学特性，即良好的导电性及接近贵金属的电极电位，CFRP同样具有良好的电化学特性。因此，申请人利用CFRP的电化学特性形成一种新型的辅助阳极应用到钢筋混凝土结构的外加电流阴极保护方法。

进一步地，可利用CFRP的力学性能和电化学特性，形成一种同时具有钢筋保护和阴极防护的新型组合结构体系。这意味着作为结构的组成材料之一的CFRP不仅仅发挥了其在组合结构中的优势，同时将起到外加电流阴极防护系统中的辅助阳极。当对结构自建成起就施加微弱的阴极电流，通过阴极防护装置中的检测和控制系统使结构内钢筋长期处于阴极极化状态，从而达到保护的效果。因此，即使结构内部固有的或自外部侵入的氯离子等腐蚀介质，这种新型组合结构拥有很强的抵抗钢筋腐蚀的能力，明显提高结构的耐久性。

然而，常规的钢筋混凝土结构外加电流阴极防护系统主要由钢筋，辅助阳极，直流电源，检测系统和控制系统组成。其中，系统的成本主要分布在辅助阳极和控制系统上，因此要想控制阴极防护的成本，可以开发合适的辅助阳极或改进系统的配置上入手。其中，合适的辅助阳极可通过研发含有CFRP的辅助阳极来实现。

当对新建结构施加外加电流阴极防护后，按照传统的思路需对钢筋的腐蚀状态进行检测，测量钢筋的电化学参数，如极化电位、腐蚀电流密度等，并反馈给控制系统。当反应钢筋腐蚀状态的电化学参数不满足要求时，控制系统会调节直流电源的电压或电流输出，直至确保结构中钢筋都受到足够的保护。这决定了传统的外加电流阴极防护需要昂贵的成本，以及日常的维护和操作费用。

有鉴于此，现有技术还有待于改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述组合结构耐久性的不足，本实用新型的目的在于提供自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，即利用了CFRP作为组合结构材料和辅助阳极的双重功能，并采用了无检测系统和控制系统的阴极防护装置，旨在解决内部固有或自外部入侵的富含腐蚀介质的钢筋混凝土结构的腐蚀防护中采用的阴极防护成本昂贵的问题，提供自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构及方法，省去了常规的检测和控制系统，简化了阴极防护装置，提高了结构的性价比。

本实用新型的技术方案如下：

一种自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，其包括设置在钢筋混凝土装置本体的加固区域表面的CFRP型材；

并且，钢筋混凝土装置本体与CFRP型材整体浇筑，在钢筋混凝土装置本体的至少一根钢筋与CFRP型材之间连接用于对钢筋施加电流的外部电源。

所述的自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，所述钢筋混凝土装置本体中设置有多根钢筋，并且，多根钢筋之间电性连接。

所述的自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，所述外部电源为直流电源。

所述的自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，所述钢筋混凝土装置本体为圆柱形或者矩形结构。

所述的自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，所述钢筋混凝土装置本体为圆柱形结构，所述钢筋设置有多根，并环绕设置在钢筋混凝土装置本体的四周，相邻钢筋之间电性连接。

所述的自动阴极防护的CFRP-钢筋混凝土组合结构，其中，所述CFRP型材为CFRP管。