一种钢筋磁性保护层的施工装置及方法

1.本发明属于钢筋防护、修复领域，具体涉及一种钢筋磁性保护层的施工装置及方法。适用在特殊防护钢筋、破损结构裸露钢筋等领域。


背景技术：

2.钢筋保护层在保护钢筋结构完整性具有重要作用，若钢筋保护层未到实现保护效果，会导致钢筋受损而引发房屋倒塌，桥梁倾覆，道路凹陷等现实问题。相较于传统的钢筋保护层存在的如下问题：
①
厚度难控，因厚度过厚引发表面裂纹，削弱保护作用，降低结构承载力；因过薄引发钢筋裸露，产生锈蚀，使结构性破坏。
②
强度较弱，耐腐蚀性差，易受外力作用而受损或腐蚀。
③
施工操作难度较大，易受不规范人为操作影响，导致保护效果不理想。
④
设计功能单一，针对性弱，适用性低，不能有效针对不同受损程度钢筋的情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种钢筋磁性保护层的施工装置及方法，本发明磁性保护层在磁吸引的作用下可以更贴合钢筋，达到紧密包裹效果，提高孔隙充填率，避免空气与水进入，发生锈蚀；本发明可根据裂缝产生难易度对应位置钢筋采用不同大小磁力使钢筋吸附不同厚度保护层，可控性强；强度大，不容易受外力破坏，高强耐腐。
4.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种钢筋磁性保护层的施工装置，它包括钢筋，所述钢筋的外层设置有磁性保护层；所述钢筋的端头设置有电磁铁，所述磁铁与电磁感应装置的总开关、滑动变阻器和电流表依次串联在电路中，总开关用于随时控制电路的开闭，便于电路的控制以及电磁铁的回收；滑动变阻器用于控制电路中的电流，控制磁场强弱，根据现实需要，吸附不同厚度的钢筋保护层；电流表用于显示电路中电流大小，从而通过滑动变阻器进行控制电路中电流。
5.所述钢筋是在普通钢筋材料内部添加了钴镍材料，以增强其磁化效果，磁场强度更高，吸附能力更强。
6.所述磁性保护层由油性环氧树脂、油性环氧树脂固化剂、磁粉按照3:1:4的比例配制而成。
7.所述油性环氧树脂采用有机高分子聚合物，具有耐腐蚀性，漆膜吸附力强，具有耐热性和电绝缘性，并为钢筋磁性保护层提供稳定的物理与化学性能；
8.所述油性环氧树脂固化剂用于让油性环氧树脂和磁粉混合物淋干固化。
9.所述电磁铁由镀锡铜线、金属外壳、直流电源和交流电源组成，镀锡铜线缠绕在金属外壳内，金属外壳中空，钢筋插入其中，充当电磁铁的铁芯；所述镀锡铜线与用于提供电能的直流电源或交流电源相连。
10.所述镀锡铜线具有导电性，且耐蚀性、抗氧化性强，并能够根据钢筋易损程度及修补需求控制缠绕匝数，将其预先配置好，在通电后，根据具体情况吸附不同厚度的保护层。
11.所述直流电源为电磁铁提供电流，为电磁感应提供条件；同时，交流电源与直流电
源并联在电路中，以改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，减小钢筋磁性保护层的孔隙率，提高保护层强度；
12.还包括安装在外壁上的磁力显示表和磁场显示器，并用于观察电磁铁产生的磁力大小以及磁场变化。
13.受损钢筋为易受损部位混凝土体的钢筋因氧化腐蚀受损；预留导线接口为易受损部位钢筋预先缠绕镀锡铜线预留的导线接口，为提供电流留以备用。
14.采用一种钢筋磁性保护层的施工装置进行施工的方法，基于保护钢筋的场景，采用预制钢筋磁性保护层的方法，包括以下步骤：
15.步骤1.1：根据实际情况的经验积累，将电磁铁套在钢筋上，并根据情况控制镀锡铜线缠绕匝数，为电流传输提供导线；
16.步骤1.2：在完成镀锡铜线缠绕后，在预定部位预留导线接口以待用，要做好对预留导线的防氧化处理，同时要避免预留导线遭到破坏的因素；
17.步骤1.3：将油性环氧树脂、油性环氧树脂固化剂、磁粉按一定比例配置，使三者混合成为磁性保护层，并充分搅拌均匀，避免快速膨胀固化，在配置过程中注意将施工区域与非施工区域分割开，在施工区域安装通风设备，以确保空气流通，避免固化剂所含毒性带来危险；
18.步骤1.4：打开总开关，打开所述直流电源，关闭交流电源；产生电流流经镀锡铜线，使钢筋产生电生磁现象，利用磁力吸附磁性保护层，由于钢筋磁吸引端的吸附导向作用，从而磁性保护层会导向注入到钢筋表面与内部的裂隙中，且因为吸附作用不会由于重力而回流；
19.步骤1.5：在所述的钢筋磁吸引端吸附所述磁性保护层过程中，能够通过所述滑动变阻器实时调整所述预制磁吸引端的电流大小，用以改变所述的电磁场大小，且同时打开所述磁力显示表和磁场显示器的开关，观察钢筋磁吸引端产生的磁力大小以及磁场变化；
20.步骤1.6：关闭所述直流电源，打开所述交流电源，通过所述交流电源来改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，从而减小磁性保护层的孔隙率，排除气泡，提高裂缝贴附充填率；
21.步骤1.7：待磁性保护层被吸入到钢筋裂缝空隙深处与表面凝结形成稳定保护层后，处理保护层残留，断开总开关，断开预留导线接口回收电磁感应装置以待下次使用。
22.采用一种钢筋磁性保护层的施工装置进行施工的方法，基于修复钢筋易受损部位的场景，采用预留导线于易受损部位的方法，包括以下步骤：
23.步骤2.1：在钢筋表面易受损部位预先缠绕镀锡铜线，并预设预留导线接口，为提供电流留以备用；
24.步骤2.2：当钢筋投入使用后，随着时间变化，受外力侵蚀，产生结构破坏与钢筋锈蚀，当钢筋暴露在外时，将电磁感应装置接上导线；
25.步骤2.3：制备所需的磁性保护层，将油性环氧树脂、油性环氧树脂固化剂、磁粉按一定比例配置，均匀搅拌而成，在配置过程中注意将施工区域与非施工区域分割开，在施工区域安装通风设备，以确保空气流通，避免固化剂所含毒性带来危险；
26.步骤2.4：打开所述总开关，打开所述直流电源，关闭所述交流电源；产生电流流经镀锡铜线，使钢筋产生电生磁现象，利用磁力吸附磁性保护层，由于钢筋磁吸引端的吸附导
向作用，从而磁性保护层会导向注入到钢筋表面与内部的裂隙中，且因为吸附作用不会由于重力而回流；
27.步骤2.5：关闭所述直流电源，打开所述交流电源，通过所述交流电源改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，从而减小磁性保护层的孔隙率，排除气泡，提高裂缝贴附充填率；
28.步骤2.6：待磁性保护层被吸入到钢筋受损关键部位凝结形成稳定保护层后，处理保护层残留，断开总开关，断开预留导线接口回收电磁感应装置以待下次使用；
29.步骤2.7：在钢筋受损部位形成钢筋磁性保护层后，在保护层上进行传统的混凝土浇筑，进一步加强结构的强度与稳定性，达到修复受损钢筋结构的效果。
30.本发明有如下有益效果：
31.1、本发明中的钢筋磁性保护层可以针对现实损坏程度需要进行预置与修复。在第一时间实现保护钢筋的作用，确保钢筋不会收到二次损坏，进而维护整个建筑结构的稳定性。因本发明可以根据钢筋破损程度的不同，对钢筋进行不同厚度保护层的镀刷，适配性较强，具有针对性。在镀刷的过程中，相较于传统注浆的修复方法，本发明的所使用的电磁装置，操作方便，镀刷缝隙较小，阻气阻水性能良好，对厚度把握的精准性较高，使用性能远大于传统注浆方法。在面对一般竖向/反倾钢筋所镀刷保护层因重力而流出的难题时，本发明的钢筋磁性保护层所含有的磁粉有效的的解决了重力带来的影响，在电磁感应下，可有效镀刷保护层，防止脱落。
32.2、本发明可控性强，可根据实际需求即磁性保护层厚度需求，调节滑动变阻器改变电流大小，控制磁性保护层厚度。
33.3、本发明采用含有钴镍材料的新型钢筋，相较于传统钢筋而言，增强了其磁化效果，电磁场强度更高，吸附能力更强。
34.4、本发明磁性保护层中含有油性环氧树脂材料，耐腐蚀性强，化学性质稳定，使用寿命长，不易与外界发生反应。
35.5、本发明采用电磁感应原理镀刷磁性保护层，并采用电磁振荡方法，提高磁性保护层的镀刷率。致密性好，孔隙小，阻气阻水好。
36.6、本发明针对性强，采用预留导线于钢筋易损部位，发生损坏时可及时修复缺口，保护钢筋，节省施工成本和时间。
37.7、本发明可实现反重力式修复钢筋，克服了一般竖向/反倾钢筋所镀刷保护层因重力而流出的难题。
38.8、本发明具有循环性，可在钢筋反复破损的部位进行多次修复，由于每次修复都能节约人力物力，使在长期的修复过程中的成本大幅度降低。
39.9、本发明操作性强，灵活方便，操作程序简单，可适应多种施工环境。
附图说明
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
41.图1为本发明预制钢筋保护层制作前示意图。
42.图2为本发明电磁铁示意图。
43.图3为本发明钢筋套电磁铁示意图。
44.图4为本发明预制钢筋保护层制作示意图。
45.图5为本发明易受损部位钢筋示意图。
46.图6为本发明修复受损钢筋示意图。
47.图中：钢筋1、磁性保护层2、油性环氧树脂2.1、油性环氧树脂固化剂2.2、磁粉2.3、电磁铁3、镀锡铜线3.1、金属外壳3.2、直流电源4、交流电源5、受损钢筋6、预留导线接口7、总开关8、滑动变阻器9、电流表10、磁力显示表11、磁场显示器12、磁性保护层注射机13。
具体实施方式
48.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
49.实施例1：
50.如图1-6，一种钢筋磁性保护层的施工装置，它包括钢筋1，所述钢筋1的外层设置有磁性保护层2；所述钢筋1的端头设置有电磁铁3，所述磁铁3与电磁感应装置的总开关8、滑动变阻器9和电流表10依次串联在电路中，总开关8用于随时控制电路的开闭，便于电路的控制以及电磁铁的回收；滑动变阻器9用于控制电路中的电流，控制磁场强弱，根据现实需要，吸附不同厚度的钢筋保护层；电流表10用于显示电路中电流大小，从而通过滑动变阻器9进行控制电路中电流。通过采用上述的施工装置，磁性保护层在磁吸引的作用下可以更贴合钢筋，达到紧密包裹效果，提高孔隙充填率，避免空气与水进入，发生锈蚀；本发明可根据裂缝产生难易度对应位置钢筋采用不同大小磁力使钢筋吸附不同厚度保护层，可控性强；强度大，不容易受外力破坏，高强耐腐。
51.进一步的，所述钢筋1是在普通钢筋材料内部添加了钴镍材料，以增强其磁化效果，磁场强度更高，吸附能力更强。相较于传统钢筋而言，增强了其磁化效果，电磁场强度更高，吸附能力更强。
52.进一步的，所述磁性保护层2由油性环氧树脂2.1、油性环氧树脂固化剂2.2、磁粉2.3按照3:1:4的比例配制而成。磁性保护层中含有油性环氧树脂材料，耐腐蚀性强，化学性质稳定，使用寿命长，不易与外界发生反应。
53.进一步的，所述油性环氧树脂2.1采用有机高分子聚合物，具有耐腐蚀性，漆膜吸附力强，具有耐热性和电绝缘性，并为钢筋磁性保护层提供稳定的物理与化学性能；
54.进一步的，所述油性环氧树脂固化剂2.2用于让油性环氧树脂2.1和磁粉2.3混合物淋干固化。
55.进一步的，所述电磁铁3由镀锡铜线3.1、金属外壳3.2、直流电源4和交流电源5组成，镀锡铜线3.1缠绕在金属外壳3.2内，金属外壳3.2中空，钢筋1插入其中，充当电磁铁的铁芯；所述镀锡铜线3.1与用于提供电能的直流电源4或交流电源5相连。4.本发明采用电磁感应原理镀刷磁性保护层，并采用电磁振荡方法，提高磁性保护层的镀刷率。致密性好，孔隙小，阻气阻水好。
56.进一步的，所述镀锡铜线3.1具有导电性，且耐蚀性、抗氧化性强，并能够根据钢筋易损程度及修补需求控制缠绕匝数，将其预先配置好，在通电后，根据具体情况吸附不同厚度的保护层。
57.进一步的，所述直流电源4为电磁铁提供电流，为电磁感应提供条件；同时，交流电源5与直流电源4并联在电路中，以改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，减小钢筋
磁性保护层的孔隙率，提高保护层强度；还包括安装在外壁上的磁力显示表11和磁场显示器12，并用于观察电磁铁产生的磁力大小以及磁场变化。
58.进一步的，受损钢筋6为易受损部位混凝土体的钢筋因氧化腐蚀受损；预留导线接口7为易受损部位钢筋预先缠绕镀锡铜线预留的导线接口，为提供电流留以备用。
59.实施例2：
60.基于修复钢筋易受损部位的场景电磁感应装置的磁场磁力原理，它包括以下内容：
61.如图1，所述钢筋易受损部位的钢筋绕有电磁线圈，且预留导线通电接口，其钢筋混凝体构成了一个“大型”电磁铁，根据电磁感应原理，直流电源产生的磁感应强度b的计算公式为：
[0062][0063]
式中：b为磁感应强度，单位为wb/m2；
[0064]
φ为感应磁通，单位为wb；
[0065]
n为励磁线圈的匝数；
[0066]ae
为电磁铁的有效截面积，单位为m2。
[0067]
根据电磁感应原理，电磁铁吸力f的计算公式为：
[0068][0069]
式中：f为电磁铁吸力，单位为n；
[0070]
b为磁感应强度，单位为wb/m2；
[0071]
μ0为真空导磁率，其值为4π*10-7
wb/a
·
m；
[0072]
s为电磁铁截面积，单位为m2。
[0073]
进一步的，由于电磁感应产生的电磁场而产生的电磁铁吸力作用，可以将磁性保护层进行吸附，实现反重力式修复钢筋。可根据钢筋的受损程度接入不同大小的直流电压，从而获得不同大小的电磁场，获得不同大小的电磁铁吸力，进而吸附不同厚度的磁性保护层。
[0074]
实施例3：
[0075]
采用一种钢筋磁性保护层的施工装置进行施工的方法，基于保护钢筋的场景，采用预制钢筋磁性保护层的方法，包括以下步骤：
[0076]
步骤1.1：根据实际情况的经验积累，将电磁铁3套在钢筋1上，并根据情况控制镀锡铜线3.1缠绕匝数，为电流传输提供导线；
[0077]
步骤1.2：在完成镀锡铜线3.1缠绕后，在预定部位预留导线接口7以待用，要做好对预留导线的防氧化处理，同时要避免预留导线遭到破坏的因素；
[0078]
步骤1.3：将油性环氧树脂2.1、油性环氧树脂固化剂2.2、磁粉2.3按一定比例配置，使三者混合成为磁性保护层2，并充分搅拌均匀，避免快速膨胀固化，在配置过程中注意将施工区域与非施工区域分割开，在施工区域安装通风设备，以确保空气流通，避免固化剂所含毒性带来危险；
[0079]
步骤1.4：打开总开关8，打开所述直流电源4，关闭交流电源5；产生电流流经镀锡铜线3.1，使钢筋1产生电生磁现象，利用磁力吸附磁性保护层2，由于钢筋磁吸引端的吸附导向作用，从而磁性保护层2会导向注入到钢筋表面与内部的裂隙中，且因为吸附作用不会由于重力而回流；
[0080]
步骤1.5：在所述的钢筋磁吸引端吸附所述磁性保护层过程中，能够通过所述滑动变阻器9实时调整所述预制磁吸引端的电流大小，用以改变所述的电磁场大小，且同时打开所述磁力显示表11和磁场显示器12的开关，观察钢筋磁吸引端产生的磁力大小以及磁场变化；
[0081]
步骤1.6：关闭所述直流电源4，打开所述交流电源5，通过所述交流电源5来改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，从而减小磁性保护层的孔隙率，排除气泡，提高裂缝贴附充填率；
[0082]
步骤1.7：待磁性保护层2被吸入到钢筋裂缝空隙深处与表面凝结形成稳定保护层后，处理保护层残留，断开总开关8，断开预留导线接口回收电磁感应装置以待下次使用。
[0083]
实施例4：
[0084]
采用一种钢筋磁性保护层的施工装置进行施工的方法，基于修复钢筋易受损部位的场景，采用预留导线于易受损部位的方法，包括以下步骤：
[0085]
步骤2.1：在钢筋表面易受损部位预先缠绕镀锡铜线3.1，并预设预留导线接口7，为提供电流留以备用；
[0086]
步骤2.2：当钢筋投入使用后，随着时间变化，受外力侵蚀，产生结构破坏与钢筋锈蚀，当钢筋暴露在外时，将电磁感应装置接上导线；
[0087]
步骤2.3：制备所需的磁性保护层2，将油性环氧树脂2.1、油性环氧树脂固化剂2.2、磁粉2.3按一定比例配置，均匀搅拌而成，在配置过程中注意将施工区域与非施工区域分割开，在施工区域安装通风设备，以确保空气流通，避免固化剂所含毒性带来危险；
[0088]
步骤2.4：打开所述总开关，打开所述直流电源，关闭所述交流电源；产生电流流经镀锡铜线，使钢筋产生电生磁现象，利用磁力吸附磁性保护层2，由于钢筋磁吸引端的吸附导向作用，从而磁性保护层会导向注入到钢筋表面与内部的裂隙中，且因为吸附作用不会由于重力而回流；
[0089]
步骤2.5：关闭所述直流电源，打开所述交流电源，通过所述交流电源改变电路中电流的大小和方向，实现电磁振荡，从而减小磁性保护层的孔隙率，排除气泡，提高裂缝贴附充填率；
[0090]
步骤2.6：待磁性保护层被吸入到钢筋受损关键部位凝结形成稳定保护层后，处理保护层残留，断开总开关，断开预留导线接口回收电磁感应装置以待下次使用；
[0091]
步骤2.7：在钢筋受损部位形成钢筋磁性保护层后，在保护层上进行传统的混凝土浇筑，进一步加强结构的强度与稳定性，达到修复受损钢筋结构的效果。