[发明专利]具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土的结构加固领域，尤其涉及一种具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法及装置。

背景技术

钢筋混凝土结构是土木工程中最主要的结构形式，其安全性与国民经济健康发展紧密相关。然而，随着使用年限的增加和使用环境的变化，钢筋混凝土结构的劣化和功能失效较为普遍和严重，引起了科研学者对混凝土结构耐久性问题的关注。简而言之，混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。

从材料学的角度来看，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。混凝土自身携带或外部侵入的氯离子被认为是造成钢筋腐蚀问题的最主要原因。抑制钢筋锈蚀的手段很多，例如涂敷防腐层和缓蚀剂等，其中外加电流阴极保护技术已被证明是最有效的方法之一，在某些情况下甚至是唯一的解决方法。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。虽然在结构混凝土表面布置有各种各样的分散或连续的辅助阳极，施加电流能产生控制钢筋腐蚀的效果，但却不能修复或提高结构的力学性能。

从结构设计的角度来看，混凝土结构耐久性劣化具体表现为构件力学性能的衰退。因此各国学者进行了广泛的研究，利用钢板和纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）等结构增强和加固材料，提出了增大截面和外部粘贴等多种结构加固技术，并已应用到工程实践。结构加固材料通常通过胶凝材料（如环氧树脂）与混凝土结构共同承担荷载作用，在某些情况下可视为混凝土结构的附加保护层，并在一定程度隔绝外部环境介质对内部结构的侵蚀，例如FRP包裹柱的加固等。但是施工工艺的缺陷和误差、结构服役过程中加固材料的劣化和损耗都会破坏这个保护层，导致混凝土结构的二次腐蚀。更重要的是，结构加固技术无法解决混凝土内部有害元素（如海沙混凝土中的氯化物和硫酸盐等）对钢筋的继续侵蚀。实际工程中已有很多结构不止一次地进行加固，经常出现屡修屡坏的情况。

作为结构加固和组合结构领域比较常见的碳纤维增强复合材料（CFRP）因具有轻质高强、模量大、耐腐蚀性好等优点实际上，CFRP除了人们熟知的力学性能外，由于其含有的主要成分之一－碳纤维具有良好的电化学特性，即良好的导电性及接近贵金属的电极电位，CFRP同样具有良好的电化学特性。因此，可通过采用CFRP良好的力学和电化学特性形成一种耐久性优异的新型组合结构。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法及装置，旨在解决现有的钢筋混凝土结构加固后易出现二次腐蚀、安全性和耐久性有待提高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法，其中，包括步骤：

A、将钢筋混凝土结构本体内埋置的需要保护的多根主钢筋之间进行电性连接；

B、在钢筋混凝土结构本体的加固区域表面设置CFRP片材；

C、在所述主钢筋与CFRP片材之间连接一用于对主钢筋施加阴极保护的外部电源，使主钢筋、外部电源、CFRP片材形成回路，在所述回路中串联一用于对回路中电流大小进行控制的控制装置，在钢筋混凝土结构本体的主钢筋和混凝土之间连接一用于对所述主钢筋的腐蚀状况进行检测的检测装置。

所述的具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法，其中，所述CFRP片材为综合利用CFRP的力学性能和电化学特性的以CFRP为主体的复合材料。

所述的具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法，其中，所述主钢筋埋置在所述钢筋混凝土结构本体的混凝土中，所述CFRP片材与混凝土之间通过具有导电功能的粘结材料相连接。

所述的具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固方法，其中，所述粘结材料为添加导电颗粒的环氧树脂胶。

一种具备阴极保护功能的钢筋混凝土结构加固装置，用于对钢筋混凝土结构本体进行保护，其中，所述钢筋混凝土结构加固装置包括设置在所述钢筋混凝土结构本体的加固区域表面的CFRP片材、用于对埋置在钢筋混凝土结构本体内的多根主钢筋施加阴极保护的外部电源、控制装置以及检测装置；

多根主钢筋之间电性连接，所述外部电源连接于主钢筋与CFRP片材之间，使主钢筋、外部电源、CFRP片材形成回路，所述控制装置串联在所述回路中，用于对回路中电流大小进行控制；所述检测装置连接在钢筋混凝土结构本体的主钢筋和混凝土之间，用于对所述主钢筋的腐蚀状况进行检测。