[实用新型]一种钢筋混凝土阴极保护系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型工业与民用建筑工程、水利工程、近海及海洋工程结构腐蚀防护技术领域，尤其涉及钢筋混凝土阴极保护系统。

背景技术

对于混凝土、盐碱地土壤以及海水环境中的钢筋腐蚀，外加电流阴极保护技术是最有效的防护措施之一。常规外加电流对钢筋混凝土实施阴极保护技术在欧美发达国家和国内工程中已得到应用。钢筋混凝土外加电流阴极保护技术最关键的问题是保护系统的搭建。而在阴极保护系统中阳极的选材、制备和结构设计又是关键中的关键。对于遭受氯盐污染的钢筋混凝土体系，要想提高阴极保护效率，均布于整个混凝土表面的性能优异的阳极需具备以下基本要求：(1)电子导电、电阻率低，以提供所需的保护电流，且保护电流能均匀分布于受保护钢筋表面；(2)具备电化学惰性，即低的阳极极化率，以保证有较长的使用寿命；(3)具有一定的力学性能，尤其与基底混凝土始终能有高的附着强度；(4)施工工艺简单，安置、固定和维护方便，对被保护构件的外观、尺寸、质量影响不大；(5)成本经济合理。

目前国内外研制成功并应用于钢筋混凝土结构阴极保护工程的阳极各具优缺点。热沥青和焦炭屑的混合物阳极由于焦炭屑较脆弱，导致阳极铺覆层强度较低、耐磨性差；石墨粉导电聚合物胶泥阳极弥补热沥青焦炭屑的混合物阳极不足，但由于阳极丝发生的酸化反应会造成胶泥和混凝土层的腐蚀；导电塑料电线网阳极使用寿命长，而阳极材料在阳极极化电流密度下具有较大的极化率，导致最大额定电流密度较低；钛基阳极电极强化寿命长，但工程成本过高。导电涂层阳极在干湿交替、冷热循环、紫外线暴露以及氯盐腐蚀严重或电流密度过大时会发生破损现象。因此，开发一种导电性能优异、电化学性能稳定、使用寿命长、力学与耐久性好且经济的新型阳极对于提高钢筋混凝土阴极保护效率意义非常重大。

实用新型内容

针对现有的各种阳极优缺点的现状，本实用新型提出了一种钢筋混凝土阴极保护系统，提高钢筋混凝土腐蚀防护效率，提升工程结构安全性和耐久性。

本实用新型提供如下技术方案：

一种钢筋混凝土阴极保护系统，包括钢筋、混凝土、钛网、石墨烯/碳纤维水泥基材料及电源，其中，所述钢筋连接所述电源的负极作为阴极；所述混凝土的孔溶液作为电解质；所述钛网连接所述电源的正极作为主阳极；所述石墨烯/碳纤维水泥基材料作为辅助阳极；所述钢筋、所述混凝土、所述钛网、所述石墨烯/碳纤维水泥基材料及所述电源形成所述阴极保护系统的回路。

优选的，在上述的钢筋混凝土阴极保护系统中，所述钢筋通过电导线与所述电源的负极连接。

优选的，在上述的钢筋混凝土阴极保护系统中，所述石墨烯/碳纤维水泥基材料铺覆在所述钢筋混凝土表面。

优选的，在上述的钢筋混凝土阴极保护系统中，作为主阳极的所述钛网埋入作为辅助阳极的所述石墨烯/碳纤维水泥基材料内组成复合阳极系统。

优选的，在上述的钢筋混凝土阴极保护系统中，所述石墨烯/碳纤维水泥基材料是以水泥为胶凝材料，硅灰为矿物掺合料，石墨烯为纳观尺度导电增强相，碳纤维为微观尺度导电增强相，并添加相关导电填料分散剂复合而成的水泥基功能复合材料。

本实用新型基于辅助阳极石墨烯/碳纤维水泥基材料优异的导电性能、稳定的电化学性能，以均化保护电流，增大电流在钢筋混凝土构件表面保护范围，同时能降低保护所需外界驱动电压，提升阴极保护系统功能性；基于辅助阳极优异的力学性能和耐久性，提升钢筋混凝土结构安全性和服役寿命，从而实现阴极保护系统的功能结构一体化。本实用新型实现钢筋混凝土阴极保护系统的低成本、低能耗以及经久耐用，对现有阴极保护技术进行改善和优化，为国内量大面广氯盐腐蚀工程提供经济有效的腐蚀防护技术，具有显著的经济效益和应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的钢筋混凝土阴极保护系统示意图；

图2-a为石墨烯/碳纤维水泥基材料辅助阳极的示意图；

图2-b为图2-a中A的放大示意图；

图2-c为图2-b中B的隧道电流放大示意图；

图2-d为图2-b中C的导电通路放大示意图；

图中：1-电源、2-导线、3-钛网、4-石墨烯/碳纤维水泥基材料、5-钢筋、6-混凝土

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的钢筋混凝土阴极保护系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。