专利名称：采用cfrp嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料结构保护领域，尤其涉及采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置。
背景技术：
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。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。现有的辅助阳极往往是成片平铺在结构的表面，或是分散地固定在结构预先开设的凹槽，这跟结构保护的区域及混凝土电阻等因素是有关系的。前者由于辅助阳极是较大区域的铺盖在结构表面，则辅助阳极具有较大的覆盖面积，对于电流的连续、均匀分布是有利的，但受制于混凝土电阻不均匀的影响，如钛网阳极；而后者以分散的形式固定在结构的凹槽内，虽然阳极的覆盖面积小，意味着电流的分布连续性和均匀性都较差，但其缩短了其与钢筋在混凝土中的距离，降低了两者间的混凝土电阻，如埋入型阳极。此外，混凝土是一种多相材料，其电阻率大且分布不均与，易受环境因素的影响。现有技术中，从材料的角度对钢筋混凝土结构进行加固的方法，例如采用钢板和纤维增加聚合物(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)或者结构加固领域的碳纤维增强复合材料(CFRP)等结构增强材料来对结构加固，但是施工工艺的缺陷、误差、结构服役过程中加固材料的劣化和损耗都会破坏加固材料形成的保护层，导致混凝土结构出现二次腐蚀。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有辅助阳极应用的不足，本发明的目的在于提供一种采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，旨在解决现有辅助阳极在应用中碰到混凝土电阻率大且不均及其电流的连续、均匀分布的不利影响，提供采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，旨在达到保护混凝土结构的理想效果的同时，降低保护成本。本发明的技术方案如下:
采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，包括步骤:
A、在钢筋混凝土结构的保护区域位置按规定尺寸开设一凹槽，并清除所述凹槽内的灰
/1、
土 ;
B、在钢筋混凝土结构本体的保护区域表面设置CFRP片材，所述CFRP片材包括与所述凹槽形状适配的加劲肋及与所述加劲 肋固定连接的并固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板；C、将具有导电功能的粘结材料涂抹在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的表面以及加劲板与混凝土之间，用于将所述加劲肋与混凝土凹槽以及加劲板与混凝土相连接；
D、将CFRP片材与一直流电源的正极连接，将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，通过混凝土与所述CFRP片材和所述直流电源形成一闭合的导电回路。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，所述步骤A之前包括:
A0、在钢筋混凝土结构本体的保护区域凿去疏松的混凝土，并打磨平整。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，所述步骤B和C之间还包括步骤:
B1、将混凝土中不平整的区域再灌入粘结材料，并作挤压，将混入粘结材料区域中的空气挤出，并清除多余的粘结材料。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，所述步骤C中还包括步骤:
Cl、将保护区域内的所有钢筋进行电连接，并检查各个钢筋之间的电连通性。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，所述步骤C和D之间还包括步骤:
DO、检查钢筋、混凝土和CFRP片材之间的电连通性。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其中，所述粘结材料为水泥净浆或添加了导电颗粒的的环氧树脂胶。采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，用于安装在具有钢筋结构的钢筋混凝土结构本体中，其中，其包括一用于与钢筋混凝土结构本体上开设的凹槽嵌入安装的CFRP片材；
所述CFRP片材包括与所述凹槽形状适配的加劲肋及与所述加劲肋固定连接的并用于固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板；
在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的侧表面、以及加劲板与混凝土之间，设置有具有导电功能的粘结材料层；
所述保护装置还包括一直流电源，所述直流电源的正极与所述CFRP片材连接，所述直接电源的负极连接至钢筋混凝土结构本体中的钢筋，所述钢筋和所述粘结材料，通过混凝土与所述CFRP片材和所述直流电源形成一闭合的导电回路。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，其中，所述CFRP片材为一CFRP 板。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，其中，保护区域内的所有钢筋进行电性连接。所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，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。有益效果:本发明提供了一种采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，所述装置采用CFRP板材作为辅助阳极，不仅可以取得理想的保护效果，而且与现有技术中使用混合金属氧化物钛相比可以大大降低保护成本，采用CFRP板材为加劲肋与混凝土凹槽结构嵌入式相连接，从而有利于降低保护区域内混凝土的电阻而达到保护电流的均匀分布。
图1为本发明的采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置的结构示意图。图2为本发明的采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法的流程图。
具体实施例方式本发明提供一种钢筋混凝土结构的保护方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1所示为本发明提供的采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置的结构示意图，如图1所述，本装置由以下部分组成:
若干个埋入混凝土 3中的钢筋4 (图1中以钢筋的数量为2个为例)，所述钢筋之间通过导线进行电性连接在一起；一 CFRP片材I及在所述钢筋混凝土结构本体上开设的一凹槽31 ;所述凹槽31的形状大小和具体所需开设的个数根据阴极保护的需要来确定。所 述CFRP片材I包括与所述凹槽形状适配的加劲肋11及与所述加劲肋11固定连接的并固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板12。由加劲肋11和加劲板12组成的CFRP片材I通过粘结材料2与混凝土凹槽31及混凝土 3表面相连接，从而减小了 CFRP片材I与混凝土 3内的钢筋4的距离，降低了两者间的电阻，从而可以使保护电流更加均匀。在具体应用中，所述粘结材料需要满足具有导电和能将CFRP稳定地固定在混凝土表面上的性能，例如以水泥净浆为代表的无机胶凝材料或添加了石墨粉末等导电颗粒的环氧树脂胶均可以满足上述要求。优选的，在本发明中使用水泥净浆，其与CFRP片材表面相黏连，不仅自身具有很闻的强度，其将CFRP片材与混凝土粘结在一起，可以提闻整个混凝土结构的稳定性采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，所述粘结材料的厚度最佳为3_左右。所述CFRP片材I与一外接的直流电源(图中未画出)的正极相连接，钢筋4与所述直流电源的负极连接，所述钢筋4和所述CFRP片材I通过所述混凝土 3和所述粘结材料2相连，并与所述直流电源形成一闭合的导电回路。CFRP材料由于不仅具备良好的力学性能，而且作为主要成分的碳纤维导电性良好，电极电位接近贵金属的电化学特性，因此在上述装置中，采用CFRP片材作为阴极电流辅助阳极可以充分的利用其力学性能和电化学特性，在考虑结构上的加固的同时给予了阴极保护的技术效果，并且使用CFRP材料的价格比混合金属氧化物钛阳极要低，因此节约了保护成本，并且CFRP材料型式灵活，可以呈现不同的截面形式，易于在应用中使用。优选的，当采用的粘结材料为水泥净浆时，应该满足其与CFRP片材的表面接触良好，并建议其厚度为3mm左右。在上述装置中，钢筋的数量根据需要保护区域的不同可能为很多个，需要将所有钢筋通过导线电性连接在一起，并检测他们之间的电连通性，保证混凝土结构区域中的钢筋都能得到保护。当然可以想到的是，混凝土结构并不仅限于图1中所示的矩形梁结构，还可以为其他结构形状，如混凝土圆柱形等。基于上述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，本发明还提供了采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，如图2所示为本发明提供所示方法的流程图，其包括以下步骤:
S1、在所述保护区域位置按规定尺寸开设凹槽，并清除所述凹槽内的灰尘。在此步骤之前为了使保护区域内的混凝土具有成为连续的电解质，因此需要在钢筋混凝土结构本体的保护区域内凿去疏松的混凝土，露出坚实部分，打磨平整并清理干净，并在混凝土中不平整的区域再灌入粘结材料，并作挤压，将混入粘结材料区域中的空气挤出，并清除多余的粘结材料。S2、在钢筋混凝土结构本体的保护区域表面设置CFRP片材，所述CFRP片材包括与凹槽形状适配的加劲肋及与所述加劲肋固定连接的并固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板。在混凝土中设置一 CFRP片材,该CFRP片材包括一加劲肋和一加劲板,两者固定相连，所述加劲肋与凿出的凹槽嵌入式相连，所述加劲板为一 CFRP板，固定在混凝土结构保护区域的内表面上。S3、将具有导电功能的粘结材料涂抹在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的侧表面，以及加劲板与混凝土之间，将所述加劲肋与混凝土凹槽，以及加劲板与混凝土嵌入连接。在CFRP片材与混凝土之间涂抹上粘结材料，即在所述加劲肋和凹槽以及加劲板与混凝土之间加入粘结材料，使加劲肋与凹槽以及加劲板与混凝土之间粘连在一起。S4、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的导电回路。在本步骤中如果保护区域内的钢筋数量不止为一个，则需要将保护区域内的所有钢筋进行电连接，并检查钢筋之间的电连通性，以及需要检查钢筋、混凝土和CFRP片材之间的电连通性，确保整个电路能顺利的传递阴极保护电流。所述粘结材料需要满足具有导电功能和自身具有很强的强度，优选的，本方法中所用的粘结材料为水泥净浆，在 具体实施过程中，需要用水泥净浆填充混凝土中出现的裂缝，保证混凝土为连续的电解质。本发明提供的采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，该装置通过使用价格比现有技术中使用的混合金属氧化物钛低廉的CFRP材料作为辅助阳极，并且使用具有导电性并且本身硬度较大的粘结材料连接钢筋和CFRP材料，从而可以在获取理想的保护效果的同时，降低了保护成本和增强了保护装置的稳固性，并且采用带肋型截面，减小了 CFRP片材与钢筋之间的距离，降低了两者之间的电阻，从而更加有利于混凝土结构中保护电流的均匀分布，从而可以达到更好的保护效果。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保 护范围。
权利要求
1.采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，包括步骤: A、在钢筋混凝土结构的保护区域位置按规定尺寸开设一凹槽，并清除所述凹槽内的灰尘 B、在钢筋混凝土结构本体的保护区域表面设置CFRP片材，所述CFRP片材包括与所述凹槽形状适配的加劲肋及与所述加劲肋固定连接的并固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板； C、将具有导电功能的粘结材料涂抹在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的表面以及加劲板与混凝土之间，用于将所述加劲肋与混凝土凹槽以及加劲板与混凝土相连接； D、将CFRP片材与一直流电源的正极连接，将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，通过混凝土与所述CFRP片材和所述直流电源形成一闭合的导电回路。
2.根据权利要求1所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，所述步骤A之前包括: AO、在钢筋混凝土结构本体的保护区域凿去疏松的混凝土，并打磨平整。
3.根据权利要求1所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，所述步骤B和C之间还包括步骤: B1、将混凝土中不平整的区域再灌入粘结材料，并作挤压，将混入粘结材料区域中的空气挤出，并清除多余的粘结材料。
4.根据权利要求1所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，所述步骤C中还包括步骤: Cl、将保护区域内的所有钢筋进行电连接，并检查各个钢筋之间的电连通性。
5.根据权利要求1所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，所述步骤C和D之间还包括步骤: DO、检查钢筋、混凝土和CFRP片材之间的电连通性。
6.根据权利要求1所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法，其特征在于，所述粘结材料为水泥净浆或添加了导电颗粒的的环氧树脂胶。
7.采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，用于安装在具有钢筋结构的钢筋混凝土结构本体中，其特征在于，其包括一用于与钢筋混凝土结构本体上开设的凹槽嵌入安装的CFRP片材； 所述CFRP片材包括与所述凹槽形状适配的加劲肋及与所述加劲肋固定连接的并用于固定在所述钢筋混凝土结构本体保护区域内表面的加劲板； 在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的侧表面、以及加劲板与混凝土之间，设置有具有导电功能的粘结材料层； 所述保护装置还包括一直流电源，所述直流电源的正极与所述CFRP片材连接，所述直接电源的负极连接至钢筋混凝土结构本体中的钢筋，所述钢筋和所述粘结材料，通过混凝土与所述CFRP片材和所述直流电源形成一闭合的导电回路。
8.根据权利要求7所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，其特征在于，所述CFRP片材为一 CFRP板。
9.根据权利要求7所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，其特征在于，保护区域内的所有钢筋进行电性连接。
10.根据权利要求7所述采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护装置，其特征在于，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。
全文摘要
本发明公开了一种采用CFRP嵌入阳极的钢筋混凝土阴极保护方法及装置，所述方法包括步骤在所述保护区域位置按规定尺寸开设凹槽；在钢筋混凝土结构本体的保护区域表面设置CFRP片材，所述CFRP片材包括与凹槽适配的加劲肋及与固定在保护区域内表面的加劲板；将粘结材料涂抹在所述CFRP片材的加劲肋与混凝土凹槽相连接的侧表面和加劲板与混凝土之间，将加劲肋与混凝土凹槽以及加劲板与混凝土嵌入连接。本装置由于采用CFRP片材设计成加劲肋结构嵌入进混凝土中减小了CFRP片材与钢筋之间的距离，降低了两者之间的电阻，从而有利于混凝土结构中保护电流的连续均匀分布，可以达到更好的保护效果。
文档编号C23F13/08GK103205755SQ20131013121
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者朱继华, 邢锋, 韩宁旭, 刘伟, 王卫仑, 朱淼长 申请人:深圳大学