[发明专利]一种腐蚀自动检测与智能防护系统

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土的检测与防护，尤其是涉及混凝土中钢筋腐蚀的一种腐蚀自动检测与 智能防护系统。

背景技术

混凝土中的钢筋腐蚀，也常被通俗地称为建筑的“癌症”，初期极难发现，察觉时已是 晚期，可能导致基础设施和重大建设突然倒塌。

导致混凝土中的钢筋腐蚀的原因主要有氯离子的侵入和混凝土的碳化。应对这类危害性 极大的腐蚀问题，目前各国已研发了各种各样的钢筋混凝土防腐技术。在诸多的防腐技术中， 阴极保护是公认的最为传统、可靠、有效的手段之一。

阴极保护技术有牺牲阳极与外加电流之分，前者比后者虽可控性差，但更方便省事。阴 极保护在实际应用中，有时会出现欠保护和过保护的现象，这是需要避免的两个基本技术问 题。前者因对钢筋的保护不足而使钢筋依然处于腐蚀状态；后者则因过度析氢可能导致钢筋 氢脆断裂、混凝土碱骨料反应开裂、牺牲阳极过早失效等。要克服阴极保护的这些缺点，就 需要对保护电流的水平进行智能化的控制，根据腐蚀倾向的大小来提供适量的保护电流，避 免电流过高或过低。然而传统的外加电流阴极保护技术，无法因腐蚀情况自动智能地把保护 电流调控到合适的水平；而牺牲阳极在安装时就确定了其保护电流的大小，更是无法随意调 整。因此，如果能成功研发一套无需复杂的外部仪器操控就能自动智能地调控阴极保护电流 的系统，将是阴极保护领域的一项突破。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供结构简单、无需外部仪器监控 和调节、可通过自动判断钢筋的腐蚀倾向大小从而牺牲阳极智能释放合理的阴极电流保护钢 筋不被腐蚀的一种腐蚀自动检测与智能防护系统。

本发明设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳 极与钢筋混凝土结构中的钢筋分别通过导线相连接于钢筋混凝土结构外或钢筋混凝土结构 内。

所述牺牲阳极可采用镁或镁合金等。

由于本发明设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺 牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋分别与导线相连接。当把导线引到于钢筋混凝土结构外时， 在钢筋混凝土结构外就能分别测量钢筋和牺牲阳极的电位及它们的电位差；若把它们偶联在 一起时，就能测到它们的电偶电流。当镁或镁合金作为钢筋的牺牲阳极埋在混凝土中，在完 好的高碱性混凝土中(pH>>12)，钢筋则处于钝性状态而不腐蚀，这时镁或镁合金也正好处于 钝态，电位较正，不对钢筋进行强烈的阴极保护，或给出的阴极保护电流极小，不至于对钢 筋过保护。当混凝土因碳化而碱性降低后，钢筋就被活化腐蚀，镁或镁合金也随pH的下降相 应的被活化，这时它正好可以给出足够的电流对钢筋进行阴极保护；当有氯离子进入混凝土 时，镁或镁合金比钢筋优先被活化，且随着氯离子浓度的增大而不断增大，于是镁或镁合金 就提供了充足的阴极保护电流抑制钢筋的腐蚀。通过选择不同的镁合金或对金属镁进行合金 化可自由调节牺牲阳极在钢筋混凝土体系中的活化pH和氯离子浓度，使牺牲阳极对不同体系 或环境中的钢筋混凝土结构中的混凝土腐蚀性和钢筋腐蚀倾向的变化具有最佳的响应。

使用牺牲阳极的阴极保护方法比外加电流更为简便，在其基础上更容易发展出上述的自 动智能系统。本发明在此基础上提出了一种自动检测腐蚀状况并自发释放合适阴极电流的智 能腐蚀防护系统。

本发明的有益效果是：系统结构简单，可自动检测体系钢筋的腐蚀倾向，并根据混凝土 的腐蚀性或钢筋的腐蚀倾向，智能地释放阴极电流对腐蚀钢筋进行保护，检测和防护成本低， 且没有欠保护和过保护的缺点，保护效果好，具有较好的实用性和经济效益。

附图说明

图1是本发明的镁或镁合金与钢筋通过导线连接到混凝土外进行电位与电流测量结构示 意图。

图2是本发明的镁或镁合金与钢筋用导线直接偶联连接进行电位与电流测量结构示意 图。

图3是铁的电位-pH图。

图4是镁的电位-pH图。

图5是碳钢和镁在混凝土模拟孔溶液中的极化曲线。其中孔溶液pH＝11.8，模拟混凝土 碳化程度不高时。

图6是碳钢和镁在混凝土模拟孔溶液中的极化曲线。其中孔溶液pH＝9.4，模拟混凝土碳 化程度较高时。

图7是镁在pH～11时极化曲线随溶液中NaCl浓度的变化。

具体实施方式