[发明专利]一种无需控制的钢筋混凝土结构阴极保护方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及外加电流阴极保护领域，尤其涉及一种无需控制的钢筋混凝土结构保护方法及装置。

背景技术

钢筋混凝土结构是土木工程中最主要的结构形式，随着使用年限的增加和使用环境的变化，钢筋混凝土结构的劣化和功能失效较为普遍和严重，引起了科研学者对混凝土结构耐久性问题的关注。混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。

从材料学的角度来看，钢筋混凝土结构耐久性劣化的最主要原因是内部钢筋的锈蚀。正常情况下，钢筋在PH值约为13的混凝土内部孔溶液中会形成钝化膜。但当外部腐蚀性介质穿过多孔的混凝土进入到钢筋表面时，钝化膜遭到破坏而失去对钢筋的保护，从而引起钢筋的腐蚀。

目前，外加电流阴极保护技术已被证明是最有效的方法之一。外加电流阴极保护技术是基于PH-电位图原理提出来的，认为通过向钢筋施加阴极电流而使钢筋电位落在免蚀区，进而达到保护钢筋的目的。辅助阳极是外加电流阴极保护系统的重要组成部分，起到了将阴极电流从外电路传递给混凝土的作用。传递电流的过程是由辅助阳极表面发生的电化学反应释放电子来完成的，这要求辅助阳极必须具备极化小、排流大、难消耗和长期工作性能稳定等的特点。迄今为止，科研学者研究和开发了各种各样的辅助阳极，如硅铁阳极，喷涂金属层阳极、埋入型阳极和混合金属氧化物钛阳极等。其中目前效果最为理想应用最为广泛的是混合金属氧化物钛阳极，但其昂贵的价格大大限制了其推广和应用。

此外，一个完整的钢筋混凝土结构外加电流阴极保护系统主要由钢筋，辅助阳极，直流电源检测系统和控制系统组成。其中，系统的主要成本分布在辅助阳极和控制系统上，因此要想控制阴极保护的成本，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CFRP为主体的辅助阳极来实现。

作为结构加固领域最为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，已成为一种成熟的结构加固材料。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。

当对结构施加外加电流阴极保护后，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保护需要昂贵的成本，以及日常的维护和操作费用。

  因此，现有技术有待进一步发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无需控制的钢筋混凝土结构保护方法及装置，旨在解决现有技术中在进行钢筋混凝土结构进行外加电流阴极保护时因为阴极保护系统成本昂贵而导致应用上受限的不足，提供一种无需控制电化学参数的钢筋混凝土结构外加电流阴极保护方法及装置，在达到保护混凝土结构的理想效果的同时，降低了成本。

本发明的技术方案如下：

一种无需控制的钢筋混凝土结构阴极保护方法，其中，包括以下步骤：

A、除去保护区域内疏松的混凝土，并在混凝土中出现裂缝的区域内填入具有导电功能的粘结材料；

B、在混凝土中植入电流辅助阳极材料的CFRP片材，并将该CFRP片材与混凝土中钢筋间隔设置；

C、将粘结材料覆盖在与钢筋相对应一侧的所述CFRP片材表面上，并用力加压粘结材料，使其与CFRP片材以及混凝土粘结在一起；

D、将CFRP片材与一直流电源的正极连接，所述钢筋与所述直流电源的负极连接；所述钢筋和所述粘结材料通过所述混凝土电相连，并与所述CFRP片材和所述直流电源形成一闭合回路。

所述无需控制的钢筋混凝土结构阴极保护方法，其中，所述步骤B还包括：将需要进行保护的钢筋之间进行电连接，并测试钢筋之间的电连接性。

所述无需控制的钢筋混凝土结构阴极保护方法，其中，所述粘结材料为水泥净浆或添加了导电颗粒的环氧树脂胶。

一种无需控制的钢筋混凝土结构阴极保护装置，其中，该装置包括：

用于安装在混凝土内的钢筋；

用于安装在混凝土内并作为电流辅助阳极材料的CFRP片材、

以及一为所述装置进行供电的直流电源；