專利名稱：鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及海洋環境中鋼筋混凝土構筑物防腐技術的改進，具體講是一種鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其屬于海洋環境中金屬腐蝕與防護研究的陰極保護技術領域。
背景技術：
眾所周知，鋼筋混凝土因其原材料來源廣泛和堅固耐用而在海洋環境中被大量使用。由于混凝土內部是一個強堿性環境，在這種環境中鋼筋表面會形成一層鈍化膜。如果鋼筋周圍的混凝土層有足夠的厚度和密閉性，內部的鋼筋是相當安全的。鋼筋混凝土構筑物的使用壽命通常可達幾十年。可是，由于海洋環境的腐蝕性非常強，鋼筋混凝土構筑物暴露在潮差區和浪濺區的部位因為干濕交替、海水蒸發、沖刷以及毛細作用，使得此部位的混凝土中氯離子的含量很高。而氯離子又可對鋼筋表面的鈍化膜產生破壞，所以此部位的鋼筋最容易發生腐蝕。鋼筋的腐蝕產物在鋼筋/混凝土界面產生的巨大應力可以導致混凝土的開裂、崩落，從而進一步加速海水的進入和鋼筋的腐蝕，所以鋼筋混凝土構筑物在潮差區、浪濺區部位最容易發生破損。對此部位最容易發生腐蝕的鋼筋加以保護，通常采用陰極保護技術。該技術是通過外部提供的電流使被腐蝕金屬向陰極方向極化，從而抑制腐蝕發生的一種保護手段。根據電流提供方式的不同，陰極保護技術又分為外加電流陰極保護和犧牲陽極陰極保護兩種形式。其中，對鋼筋混凝土構筑物的外加電流陰極保護通常是由電源、整流器、惰性陽極、導線以及被保護構筑物組成。其缺點一是需要外界提供電源(這在遠離陸地或偏遠的地區很難做到)。二是需要直、交流電的轉換裝置(陰極保護使用的是直流電，所以要將交流電轉換為直流電，因此轉換裝置在惡劣環境中的工作狀況直接影響到陰極保護的效果)。三是在實際應用中很難把握和準確評價混凝土層下鋼筋的電位，其必須對保護電位進行嚴格控制(一般控制在-0.5～-0.77V，相對于飽和Cu/CuSO4電極)，如果鋼筋電位過負就會在鋼筋表面析氫，這會破壞鋼筋與混凝土的結合力，而且有氫脆的危險，尤其對預應力鋼筋更有氫脆的危險。四是由于混凝土表層的含水量隨氣候條件變化有較大波動，這會影響混凝土的電阻率，因此，對鋼筋混凝土構筑物保護系統的電源輸出，要由有經驗的工作人員隨時監控和調整。五是對潮差區和浪濺區的混凝土構筑物保護時，要安裝大量惰性陽極。這些陽極材料要與混凝土表面緊密接觸，否則某些部位不能得到保護；六是外加電流陰極保護還容易引起周圍不受保護的金屬構筑物的腐蝕。外加電流陰極保護技術的這些不足嚴重制約著其在海洋環境中潮差區、浪濺區鋼筋混凝土構筑物上的應用。
其中，犧牲陽極保護是把某種電極電位比較負的金屬材料與電極電位比較正的被保護金屬構筑物相連接，使被保護金屬構筑物的電位負移的保護技術。犧牲陽極保護技術可以對水下的鋼筋混凝土內的鋼筋進行保護，而對于暴露在空氣中的部位則不能起到保護作用，這是因為犧牲陽極的驅動電位有限，而鋼筋混凝土的電阻率很大造成的，這也是制約犧牲陽極保護技術在鋼筋混凝土構筑物上應用的最大障礙。但犧牲陽極保護技術的優點也很明顯，如安裝簡單，維護方便，不需要外部電源，對鄰近金屬構筑物干擾小，不會產生過保護(析氫)等。

發明內容
本實用新型的目的是充分利用犧牲陽極保護的原有優點，設計了一種裝置，能使犧牲陽極在潮水下降后依然可以對潮差區和浪濺區的鋼筋混凝土構筑物進行保護本實用新型的任務是由以下技術方案完成的，研制了一種鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其包括以低于被保護金屬電極電位的金屬作為的犧牲陽極，與該陽極連接的電纜，與電纜另一端連接的該構筑物內部被保護金屬的鋼筋。該裝置是由砂漿將該陽極固定在該構筑物的潮差區或浪濺區部位表面，該砂漿澆灌固化后的孔隙半徑在1.5×10-8～2×10-5m，抗壓強度在2.5～25MPa。
所述的砂漿澆灌固化后的最低構筑線，要浸沒或至少接觸在低潮位線。
所述的砂漿，其是由淡水和水泥混合而成，其水灰比的范圍是(0.2～3.0)∶1；灰沙比的范圍是0.1～0.8∶1。
所述的砂漿，其中的水泥是指GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999規定的六大類水泥；即，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。
所述的砂漿，在其砂漿調配過程中，還加入水泥量0.1～1％的高吸水性樹脂。
所述的高吸水性樹脂，其類型有聚丙烯酸酯類樹脂，聚乙烯醇類樹脂，醋酸乙烯共聚物類樹脂，聚氨酯類樹脂，聚環氧乙烷類樹脂和淀粉接校共聚物類樹脂；選擇其中一種或幾種。
本實用新型的優點在于，由于本犧牲陽極保護裝置包括以低于被保護金屬電極電位的金屬作為的犧牲陽極，與該陽極連接的電纜，與電纜另一端連接的該構筑物內部被保護金屬的鋼筋。該裝置是由砂漿將該陽極固定在該構筑物的潮差區或浪濺區部位表面，該砂漿澆灌固化后的孔隙半徑在1.5×10-8～2×10-5米，抗壓強度在2.5～25MPa。又由于所述的砂漿澆灌固化后的最低構筑線，要浸沒或至少接觸在低潮位線，使得澆灌固化后的砂漿通過始終接觸海水。該固化后的砂漿又利用其本身砂漿吸水的特點，而使本砂漿有較低的電阻率，保障驅動電位的存在，并且使得犧牲陽極的腐蝕產物很容易被海水帶走。
由于經過實驗設計篩選的砂漿的配方，并使用該砂漿將犧牲陽極固定在構筑物潮差區、浪濺區部位表面。利用本砂漿吸水的特點，使得砂漿內的犧牲陽極在潮水下落后仍能向保護部位內的鋼筋提供足夠的保護電流，從而達到對潮差區、浪濺區鋼筋混凝土構筑物保護的目的。本實用新型的砂漿既有一定的孔隙率又有很好的結合力，其不僅能牢固的將犧牲陽極固定在構筑物表面，而且犧牲陽極的腐蝕產物很容易被海水帶走，該砂漿不會因為陽極表面腐蝕產物的聚積而發生破裂。由于鋁基犧牲陽極重量輕，陽極產物較易在砂漿中擴散，本實用新型使用的犧牲陽極是鋁鋅銦犧牲陽極，其標準符合GB4950-85規定。該鋁鋅銦犧牲陽極技術參數如下本實用新型為了提高砂漿的吸水性能，在砂漿調配過程中還可加入一定比例(水泥量的0.1～1％)的高吸水性樹脂(主要類型有聚丙烯酸酯類、聚乙烯醇類、醋酸乙烯共聚物類、聚氨酯類、聚環氧乙烷類、淀粉接校共聚物類等選擇其中一種或幾種)。這些高吸水性樹脂是一種白色或徽黃色、無毒無味的中性小顆粒。它是通過化學作用吸水的，所以樹脂一旦吸水成為膨脹的凝膠體，即使在外力作用下也很難脫水。高吸水性樹脂具有吸水量高，保水性好、吸水性快等特點。因為所設計的砂漿有一定的孔隙率，所以吸水性樹脂吸水后形成的水凝膠會填充在砂漿的孔隙中，不會對砂漿造成破壞。


與具體實施方式
圖1是對混凝土橋墩的犧牲陽極保護裝置的示意圖。
參見圖1，以圖1為例說明本犧牲陽極保護裝置安裝使用的實施方式首先在最低潮水位時將犧牲陽極3固定在混凝土構筑的橋墩1表面，然后用玻璃纖維套筒(圖中未畫出)將其包住，最后將砂漿2澆入該套筒(圖中未畫出)，待1～2周的固化時間，砂漿2固化后拆除套筒(圖中未畫出)。在混凝土構筑的橋墩1上部找到鋼筋混凝土內部的鋼筋(圖中未畫出)。在確保內部鋼筋(圖中未畫出)都連通后將防水電纜4與此鋼筋連接。防水電纜4的另一端與犧牲陽極3連接。犧牲陽極3的數目根據構筑物的結構、使用壽命以及所需保護電流密度的要求單獨設計。
標準符合GB4950-85規定的鋁鋅銦犧牲陽極技術參數如下表1

例如要求保護電流密度是1A/m2，所需保護鋼筋的面積是10m2，這樣保護電流就是10A，那么一年所需電量就是10×365×24A·h。根據表1，鋁鋅銦犧牲陽極的電化學容量是2400A·h/kg，電流效率大于等于85％。這樣每年所需鋁鋅銦犧牲陽極的重量就是10×365×24÷(2400×85％)kg＝42kg/年。如果該混凝土構筑的橋墩1預期使用壽命是20年，而每塊鋁鋅銦犧牲陽極的重量是50kg，那么該鋁鋅銦犧牲陽極安裝17塊就可以了。
本領域的普通技術人員都會理解，在本實用新型的保護范圍內，對于上述實施例進行修改，添加和替換都是可能的，其都沒有超出本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其包括以低于被保護金屬電極電位的金屬作為的犧牲陽極，與該陽極連接的電纜，與電纜另一端連接的該構筑物內部被保護金屬的鋼筋，其特征在于由砂漿將該陽極固定在該構筑物的潮差區或浪濺區部位表面，該砂漿澆灌固化后的孔隙半徑在1.5×10-8--2×10-5m，抗壓強度在2.5--25MPa。
2.根據權利要求1所述鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述的砂漿澆灌固化后的最低構筑線，要浸沒或至少接觸在低潮位線。
3.根據權利要求1或2所述鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述的砂漿，其是由淡水和水泥混合而成，其水灰比的范圍是(0.2～3.0)∶1；灰沙比的范圍是0.1～0.8∶1。
4.根據權利要求1或2所述鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述的砂漿，其中的水泥是指GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999規定的六大類水泥；即，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。
5.根據權利要求1或2所述鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述的砂漿，在其砂漿調配過程中，還加入水泥量0.1——1％的高吸水性樹脂。
6.根據權利要求5所述鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述的高吸水性樹脂，其主要類型有聚丙烯酸酯類樹脂，聚乙烯醇類樹脂，醋酸乙烯共聚物類樹脂，聚氨酯類樹脂，聚環氧乙烷類樹脂和淀粉接校共聚物類樹脂；選擇其中一種或幾種。
專利摘要本實用新型是鋼筋混凝土構筑物的犧牲陽極保護裝置，其包括犧牲陽極，電纜，與電纜另一端連接的該構筑物內部被保護金屬的鋼筋。該裝置是由砂漿將該陽極固定在該構筑物的潮差區或浪濺區部位表面，該砂漿澆灌固化后的孔隙半徑在1.5×10
文檔編號C23F13/00GK2813639SQ20042005281
公開日2006年9月6日 申請日期2004年8月3日 優先權日2004年8月3日
發明者王偉, 王佳, 徐海波, 姜應律, 季明堂 申請人:中國海洋大學