一种钢筋混凝土结构的电防腐方法[工艺流程]

　　钢筋混凝土结构的电防腐方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及钢筋混凝土技术，更特别的是，涉及混凝土钢筋的防护抗蚀方法。

　　【背景技术】

　　[0002]如果碳酸饱和，和/或由于诸如氯化物之类的污染产物的扩散而渗透，则由于其中嵌入钢筋的混凝土的PH值下降，钢筋混凝土中的钢筋会腐蚀。甚至在低湿度下也可能发生这些导致腐蚀的现象。

　　[0003]为了将钢筋放置在免除介质中，该免除介质再次保护钢筋，典型的方式在于刮掉覆盖的混凝土，重新替换为健康的混凝土。但是这种方法是昂贵的。

　　[0004]为了在钢筋原来的环境中保护钢筋，可使用涉及化学的技术，诸如涂敷抑制腐蚀的产品，或使用涉及电化学的技术，诸如阴极保护或电防腐方法。

　　[0005]腐蚀抑制剂是流体产品，其一旦涂抹到混凝土表面，便通过扩散而迀移穿过混凝土并依附到钢筋上。它们抑制阴极或阳极反应，或对某些这些产品，它们两种反应都抑制(混合抑制剂)。由于难以预测分子在混凝土多孔网中的扩散，所以该方法具有随机性。某些混凝土不允许抑制剂渗透。

　　[0006]阴极保护在于创造一个阳极，其通过靠近钢筋放置不易被腐蚀的金属和通过在该金属和钢筋之间留下一定厚度的混凝土来形成阳极。接通电流发生器，使其正极连接到阳极，而其负极连接到钢筋，从而让比钢筋腐蚀电流大的电流在混凝土中循环。然后，钢筋在电解系统中起作为阴极。

　　[0007]根据需要，应用于系统的电流通过电流发生器可调节。典型地，每平方米的钢筋的电流在2mA和20mA之间调节。

　　[0008]阴极电防腐是基于类似于阴极保护的原理，但供应的电流是通过阳极的腐蚀获得的，阳极本身连接到钢筋。这样的阳极被称为牺牲阳极。该阳极由易于氧化的金属制成，例如锌、铝、镁或其合金。该系统用作电池。由这种系统传输的电流量取决于阳极的表面和其成分。传输的电流受牺牲阳极的腐蚀速度、其成分和其数量限制。

　　[0009]没有电流发生器和系统来调节电流量是阴极电防腐的优点。然而，由牺牲阳极的腐蚀产生的电流保持很少并限制系统的应用。一般地，在与钢的耦合已经设置好后，每平方米钢筋的电流在2mA以下。该值通常被认为是不足以用于呈现腐蚀点的钢筋的保护。

　　[0010]考虑到电流量不能增加，解决的方法在于，降低氯化物在钢附近的比率来抑制或降低腐蚀点的影响。

　　[0011]已知的方法在于，将金属阳极应用到混凝土的表面上，金属阳极被嵌入在饱含电解液的纤维基质内，以确保阳极和混凝土之间的电连续。电流发生器的正极连接到阳极，负极连接到钢筋，以在大约200个小时内施加具有高强度的电流(大约每平方米钢筋1A)。然后，负离子Cl—被吸引到阳极的正极，并且移动到外部而集中到阳极周围。在处理的最后，阳极和浸着电解液的基质被撤走，氯离子被提取。然后，钢筋在去除腐蚀性离子的介质中，接着从那时起能够通过电防腐来得到保护，电防腐的电流对无氯介质是充足的。

　　[0012]这样的氯化物去除方法是昂贵且漫长的。因此，在本发明中不使用这种方法。

　　[0013]专利申请WO 2005/106076 Al和WO 2006/097770 A2公开了一种中间方法，其允许在电防腐系统中使Cl—离子远离钢筋。该方法使用限定的位于混凝土内的牺牲阳极，这样，第一，经由电流发生器施加50千库仑(KC)的强制电流。该电流通过将Cr离子集中在阳极周围来驱使Cl—离子远离钢筋。然后，可关闭电流发生器，并且牺牲阳极能够连接到钢筋。使用低电流保护钢在去除氯的介质中免除腐蚀的技术目标便得以实现。在电系统操作时间过程中，剩余的和将来可能进入的氯化物将保持聚集在阳极的周围。但是负面的二次效应在于，在第一阶段施加的电流加快阳极的腐蚀，其快速失去重量并因此随时间推移降低用于保持电防腐系统的能量储备。该损耗必须通过用于阳极的额外起始重量来补偿。

　　[0014]因此，需要改进含氯环境中的电防腐技术。特别地，希望获得这样的技术，其允许驱动氯化物远离钢筋而无须消耗牺牲阳极的物质，和/或增加钢附近的pH值，以便降低C1_/0H_比率(再碱化)。

　　【发明内容】

　　[0015]本发明公开了一种具有金属钢筋的混凝土结构的电防腐方法。该方法包括:

　　[0016]-在结构上钻孔；

　　[0017]-将去污的电极和电解液插入至少一个孔中；

　　[0018]-将电源的负极通电地连接到钢筋，将电源正极通电地连接到每个去污的电极；

　　[0019]-激活电源；

　　[0020]-移走电解液和各个去污电极；

　　[0021]-将牺牲阳极安置及密封在结构上钻的孔中；以及

　　[0022]-将牺牲阳极通电地连接到钢筋。

　　[0023]去污阶段在放置牺牲阳极之前执行。在该去污阶段中，氯根离子被吸引到去污电极和电解液所在的孔。在足够长的时间内激活电源后，去污电极和电解液被移走，这从结构中带走了大部分的氯根离子。然后，牺牲阳极被安装并密封在孔中来确保在有很少氯的环境下的电防腐。

　　[0024]去污阶段在很低的额外成本下执行，因为其依赖于已经存在的孔来接受牺牲阳极。

　　[0025]此外，通过使用阳极工具作为去污电极，被密封来确保电防腐的最终阳极的质量没有被损耗掉。阳极工具可以在作业的一些其它部位或在另一个场地再次使用。

　　[0026]去污电极有利地由不锈材料制成，例如，金属(钛、不锈钢)或碳。其具有相当重要的用于电流传导的外表面，其能够通过将电极形成管状或螺旋缠绕的金属线来实现。

　　[0027]电解液的材料被选择保留在孔内然后以简单的方法移走，该简单的方法可以是通过提供水流或压缩空气射流或吸走。典型地是呈电解凝胶的形式，电解凝胶的连贯性让其能自我保持在直径不超过25_的孔中。对于其他形式的阳极，孔的直径能够增大或减小。

　　[0028]孔的深度通常对应于需要容纳和正确设置相对于表面的最终阳极的深度，但为了在强制电流的步骤中更深地取出氯根离子，也可能使孔具有更深的深度，在凝胶和清洗剂移除后，在电极密封的同时填充水性灰泥。

　　【附图说明】

　　[0029]参考附图，从以下对非限制性示例的实施例的描述，本发明其他的特征和优点将变得更加明显，附图中:

　　[0030]-图1是钢筋混凝土结构的一部分的透视图，本发明可应用到该钢筋混凝土结构中；

　　[0031]-图2和3是图1所示结构部分在去污阶段的两个步骤的其他透视图；

　　[0032]-图4是透视图，示出了将电防腐的牺牲电极引入图1-3的结构部分中钻的孔中；以及

　　[0033]-图5是另一个透视图，概略地示出了安装在结构部分上的电防腐系统。

　　【具体实施方式】

　　[0034]钢筋混凝土的钢筋电防腐通常通过密封来实现，该密封进入在混凝土上钻的洞并且密封易被腐蚀的金属小体，诸如锌合金，它们通过绝缘线连接在一起，然后在一个点或若干个点上连接到混凝土的钢筋。由此形成的牺牲阳极变为被腐蚀并产生呈离子形式的金属微粒。阳极反应所释放的电子通过连接它们的金属线分配给钢筋。电流通过作为电解质的混凝土返回。

　　[0035]这里提出的方法使用钻在混凝土 11上的孔15 (图1)，以密封形成电阳极的合金体为目的，通过强制电流来执行预先处理，以便去除氯化物离子并且再碱化钢筋12周围的混凝土 11 ο

　　[0036]为了实施电防腐技术，孔15钻穿钢筋混凝土结构10，小心避免撞击到金属的钢筋12。钻在结构上的孔15布置成在牺牲电极的活跃范围之间具有重叠，这样它们会适应，以便覆盖待要保护的钢筋区域。典型地，在电防腐技术中，每个牺牲电极具有20至30cm量级的

　　活跃范围。

　　[0037]在根据本发明的方法中，在将牺牲电极插入孔15之前，借助于引入到孔15中的电极16来实施预先去污的阶段(图2)。

　　[0038]去污电极16优选由不锈材料或弱腐蚀性材料制成。特别地，其由钛或其它不锈钢制成。非金属材料，诸如碳，也可以被使用。

　　[0039]在图2示出的实施例中，去污电极16是呈螺旋缠绕的金属线形式。其它的几何体也是可以的。特别地，管状适合于去污电极16。

　　[0040]每个去污电极16具有一个由金属线17构成的延伸段，金属线也由不锈材料制成。在所示的实例中，电极16由钛丝制成，钛丝缠绕在浸在孔15中的部分上，并在孔15外延伸以形成棒17。

　　[0041]电极16被引入具有电解剂的孔15中，优选为凝胶形式。在实践中，孔15可首先充满电解凝胶，由于其凝胶化的一致性，电解凝胶自我保持在孔内。然后，去污电极16被引入其中，以便占据具有电解凝胶的孔15的全部内部空间。

　　[0042]电解凝胶可以大致上由保水剂和基液制成，例如碱液或类似的。例如，对于含有400g水的凝胶，可添加50g的浓度为30%的氢氧化钠(NaOH)和40g的S35型甲基纤维素。在相同比例下，NaOH可以被碳酸钾(K2CO3)取代，以增加紧邻钢筋区域的pH值。

　　[0043]在将电解凝胶和电极16引入孔15之后，电极16彼此通电地连接，并通电地连接到电源18的正极(图3)。关于电源18的负极，其通电地连接到钢筋混凝土结构10的金属钢筋12的阵列。

　　[0044]在安装和连接去污电极16之后，去污阶段包括激活电源18来施加电流，其在去污阶段的末期可能表现为，例如，每平方米钢筋的集中电荷为50kC，该值是非限制性的。电源18提供的电流对每平方米接触混凝土的钢筋可在0.5至IA的范围内，根据被保护钢筋的表面，这可引起数十小时的电源18的激活时间。

　　[0045]金属线17用于将去污电极16通电地连接到电源的正极。在去污电极一侧的至少一部分长度上，其构造为不锈材料，这防止电极16在使用中变劣。

　　[0046]电源18是电池或连接到输电主线的直流电源。其被激活来对每平方米钢筋提供强度在0.5至IA范围内的直流电。

　　[0047]在图3所示的示例中，电极16 —起被安装在结构10中，以执行去污阶段。可以理解的是，取决于硬件和有效时间，另一种选择是连续地引入并激活一个电极16或一组电极16，来依次在结构的数个区域中去污。

　　[0048]在去污阶段的末期，电极16和电解凝胶从孔15移走，电解凝胶然后包含一定量从混凝土体11中移走的氯根离子。

　　[0049]为了从孔15中移走凝胶，施加水流或压缩空气射流，或者凝胶被吸走。

　　[0050]然后，孔15被释放，牺牲阳极20能够被引入其中。以示例说明，牺牲阳极20可具有如图4所示的形状。在该示例中，牺牲阳极20呈截面是星形轮廓的形式，以便提供与砂浆21接触的相当重要的面积，该砂浆21用于将牺牲阳极20密封在孔15中。

　　[0051]牺牲阳极20可由任何在电防腐技术中使用的已知材料制成，S卩，易于腐蚀的金属。锌或锌合金是牺牲阳极20的优选材料。

　　[0052]在将牺牲阳极20引入到混凝土结构10中的钻孔15内之后，孔15充满了密封砂浆21 (图5)。每个牺牲阳极具有从密封砂浆21中突出出来的导电连接杆22。这些连接杆22彼此通电地连接，同时通电地连接到混凝土的金属钢筋的阵列，如图5所示。

　　[0053]然后，电防腐系统的安装完成了。在结构往后的时间内，产生腐蚀的电解现象致使牺牲阳极20消耗，而不是钢筋混凝土结构10的金属钢筋12的腐蚀。

　　[0054]所提出的方法能够低成本地取出氯根离子，因为其使用已经钻好的孔。氯根离子通过孔而不是表面被抽走，从而从结构中排走。因此，离子的移走时间减少。

　　[0055]使用可重复使用的阳极工具，能够不破坏限定的阳极体，其在取出及再烷化处理后将被密封。

　　[0056]若需要的话，该方法能够继续处理，直到氯根离子被完全抽去。通过使用不消耗的阳极工具，其不限于特殊电荷的应用。

　　[0057]以上描述或提到的实施例是对本发明的说明。对这些实施例可做出各种改变，而不脱离附后权利要求书所阐明的本发明的范围。

　　【主权项】

　　1.用于具有金属钢筋(12)的混凝土结构的电防腐方法，所述方法包括: -在所述结构中钻孔(15); -将去污电极(16)和电解液插入至少一个所述孔中； -将电源(18)的负极通电地连接到所述钢筋，并将所述电源的正极通电地连接到各个去污电极； -激活所述电源； -移除所述电解液和各个去污电极； -将牺牲阳极安置并密封在所述结构中钻出的所述孔中；以及 -将所述牺牲阳极通电地连接到所述钢筋。

　　2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去污电极(16)由不锈材料制成，特别是钛、不锈钢或碳。

　　3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述去污电极(16)形成为管状或螺旋缠绕的金属线。

　　4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述去污电极(16)通过金属线(17)通电地连接到所述电源(18)的正极，所述金属线(17)在所述去污电极的一侧的至少部分长度上由不锈材料制成，特别是钛。

　　5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解液通过提供水流或空气流从各个孔(15)中移除。

　　6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解液呈凝胶的形式。

　　7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电解液是混合液，包括水、凝胶化剂或保水剂，例如甲基纤维素，和基液。

　　8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基液是氢氧化钠。

　　9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基液是碳酸钾，用以再碱化所述钢筋(12)周围的混凝土。

　　10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电源(18)包括电池或连接到输电主线的直流电源，电源被激活来提供每平方米钢筋的0.5至IA范围的电流。

　　11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述牺牲阳极(20)是锌基的。

　　12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述去污电极(16)是多次使用的工具。

　　13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述孔(15)具有比插入所述牺牲阳极(20)所需深度更深的深度。

　　【专利摘要】本发明涉及包括金属钢筋(12)的混凝土结构(10)的电防腐。为了接受牺牲阳极，预先在结构上制作孔(15)。在安置所述牺牲阳极之前，去污电极(16)和电解液被插入孔中，以便执行去污阶段，其中，电源(18)的负极电连接到结构的钢筋，并且电源的正极电连接到去污电极。一旦为了将氯根离子吸引到去污电极和电解液而使电源激活一段时间，电解液和去污电极从孔(15)中移走，牺牲阳极被密封在其中，然后电连接到钢筋。

　　【IPC分类】C04B41-53, C04B41-45, E04C5-01, C23F13-02

　　【公开号】CN104619884

　　【申请号】CN201280074181

　　【发明人】克里斯汀·陶尔诺

　　【申请人】索列丹斯-弗莱西奈公司

　　【公开日】2015年5月13日

　　【申请日】2012年4月17日

　　【公告号】CA2870755A1, EP2839057A1, US20150060298, WO2013156691A1