一种地基处理中的石墨烯电渗电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地基处理技术领域，具体涉及一种地基处理中的石墨烯电渗电极。
【背景技术】
[0002]排水固结法是传统的软土地基处理方法之一。近年来电渗固结法在沿海吹填软土地基处理中得到大面积应用。电渗固结法在土中插入电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。
[0003]目前，地基处理中常用的电渗电极多采用的是钢筋或钢管电极，在使用过程中会发生电化学腐蚀，其电蚀作用虽然有利于土体强度的增长，但存在不好控制加固周期、造价高等缺点。虽然法拉第电解定律可以得出电极腐蚀量和电流与加固时间的关系，但实际操作上，仍然很难预留合适的电极腐蚀量，因为加固周期很难确定。理想的电渗电极应该具备良好的导电性能，同时不发生电化学腐蚀。贵重金属如铂是非常理想的电极材料，但其价格昂贵，几乎不可能应用于地基处理。能导电的炭黑也似乎是较好的电极材料，但炭黑有强度和韧性较差，对发热敏感等缺点，因此适用性也受到了限制。近年来，电动土工合成材料电极应用得到了较大的发展，电动土工合成材料同时具有导电和排水双重性能，可以替代传统的金属电极和塑料排水板，但其导电性能有限，尚需要研发一种导电效率更高的电极材料。
[0004]石墨烯是一种由纯碳原子组成的二维材料，有着所有材料中最高的载流子传输速度，超强的耐大电流能力，同时由于其致密的分子结构，除氢原子以外的物质均不能透过石墨烯材料。将石墨烯结合其他材料，形成电渗电极，不仅能够增强材料的导电能力，还能增强材料的抗腐蚀能力，从而为电渗行业带来成本和环保方面的优势。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是解决现有的地基处理中的电渗电极产生电化学腐蚀，造价高等问题，提供一种能改善电极的导电能力，还可以提高其耐腐蚀能力的电极。
[0006]为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，
[0007]技术方案1:
[0008]—种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体和石墨烯薄膜组成。所述电极主体是光滑的金属柱体。所述石墨烯薄膜附着在金属柱体的表面。
[0009]技术方案2:
[0010]—种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体和石墨烯薄膜组成。所述电极主体是内外壁光滑的金属管体。所述石墨烯薄膜附着在金属管体的内外表面。
[0011 ]进一步，所述电极主体的金属采用铜、铁、招等金属。
[0012]进一步，所述石墨烯薄膜的碳原子层数介于1至10层之间。
[0013]值得说明的是，所述电极主体的表面在进行石墨烯生长之前，需做表面预处理，使用氢气等还原气体，在500?1100°C的无氧环境中将表面的氧化物去除。处理后的电极主体即为纯金属单质，将其放入反应器中，通入甲烷等含碳气体，使甲烷在高温下分解，释放碳原子，在电极主体表面自限制生长石墨烯。然后取出表面生长有石墨烯的电极主体，制作完成石墨烯电渗电极。
[0014]本实用新型的有益效果是:可以增强点渗电极的导电能力，还能增强点渗电极的抗腐蚀能力，而且制造简单，可批量生产。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的钢筋-石墨烯电渗电极结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的铜管-石墨烯电渗电极结构示意图。
[0017]图中:电极主体1、石墨烯薄膜2。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
[0019]实施例1:
[0020]一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体1和石墨烯薄膜2组成。所述电极主体1是光滑的金属柱体。参见图1，本实施例中电极主体1选用钢筋。所述石墨烯薄膜2附着在钢筋的表面。所述石墨烯薄膜2是以化学气相沉积的方式在500?1100°C的温度下直接生长于钢筋的表面。所述石墨烯薄膜2可以是单层、双层或多层石墨烯。所述石墨烯薄膜2的碳原子层数介于1至10层之间。
[0021]实施例2:
[0022]一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体1和石墨烯薄膜2组成。所述电极主体1是内外壁光滑的金属管体。参见图2，本实施例中电极主体1选用铜管。所述石墨烯薄膜2附着在铜管的内外表面。所述石墨烯薄膜2是以化学气相沉积的方式在500?1100°C的温度下直接生长于铜管的内外表面。所述石墨烯薄膜2可以是单层、双层或多层石墨烯。所述石墨烯薄膜2的碳原子层数介于1至10层之间。
[0023]实施例3:
[0024]采用实施例1和实施例2所述的电极结构制作电极时，首先对钢筋或铜管表面进行预处理，使用氢气等还原气体，在500?1100°C的无氧环境中将表面的氧化物去除，得到纯净的铁或铜。然后将钢筋或铜管放入反应器中，通入甲烷等含碳气体，使甲烷在高温下分解，释放碳原子，在钢筋表面或铜管表面自限制生长石墨烯。之后取出表面生长有石墨烯的钢筋或铜管，制作完成石墨烯电渗电极。
【主权项】
1.一种地基处理中的石墨烯电渗电极，其特征在于:由电极主体(1)和石墨烯薄膜(2)组成;所述电极主体(1)是光滑的金属柱体;所述石墨烯薄膜(2)附着在金属柱体的表面。2.—种地基处理中的石墨烯电渗电极，其特征在于:由电极主体(1)和石墨烯薄膜(2)组成;所述电极主体(1)是内外壁光滑的金属管体;所述石墨烯薄膜(2)附着在金属管体的内外表面。3.根据权利要求1或2所述的一种地基处理中的石墨烯电渗电极，其特征在于:所述电极主体(1)的金属采用铜、铁、铝等金属。4.根据权利要求1或2所述的一种地基处理中的石墨烯电渗电极，其特征在于:所述石墨烯薄膜(2)的碳原子层数介于1至10层之间。
【专利摘要】本实用新型提供一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体和石墨烯薄膜组成，所述电极主体是光滑的金属柱体或管体，所述石墨烯薄膜附着在电极主体的表面。本实用新型提供的电渗电极利用石墨烯的超高载流子传输速度改善金属导体的导电能力并提高其耐腐蚀能力，从而实现比原纯金属导体更强的导电性能及更好的抗腐蚀性能，并且制造简单，可批量生产。
【IPC分类】E02D3/11
【公开号】CN205152940
【申请号】CN201520473841
【发明人】丁选明, 仉文岗, 瞿立明, 黄宇航
【申请人】重庆大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年7月3日