一种腐蚀自动检测与智能防护系统技术方案

一种腐蚀自动检测与智能防护系统，涉及混凝土的检测与防护。提供结构简单、无需外部仪器监控和调节、可通过自动判断钢筋的腐蚀倾向大小从而牺牲阳极智能释放合理的阴极电流保护钢筋不被腐蚀的一种腐蚀自动检测与智能防护系统。设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋分别通过导线相连接于钢筋混凝土结构外或钢筋混凝土结构内。牺牲阳极可采用镁或镁合金等。系统结构简单，可自动检测体系钢筋的腐蚀倾向，并根据混凝土的腐蚀性或钢筋的腐蚀倾向，智能地释放阴极电流对腐蚀钢筋进行保护，检测和防护成本低，且没有欠保护和过保护的缺点，保护效果好，具有较好的实用性和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土的检测与防护，尤其是涉及混凝土中钢筋腐蚀的一种腐蚀自动检测与智能防护系统。
技术介绍
混凝土中的钢筋腐蚀，也常被通俗地称为建筑的“癌症”，初期极难发现，察觉时已是晚期，可能导致基础设施和重大建设突然倒塌。导致混凝土中的钢筋腐蚀的原因主要有氯离子的侵入和混凝土的碳化。应对这类危害性极大的腐蚀问题，目前各国已研发了各种各样的钢筋混凝土防腐技术。在诸多的防腐技术中，阴极保护是公认的最为传统、可靠、有效的手段之一。阴极保护技术有牺牲阳极与外加电流之分，前者比后者虽可控性差，但更方便省事。阴极保护在实际应用中，有时会出现欠保护和过保护的现象，这是需要避免的两个基本技术问题。前者因对钢筋的保护不足而使钢筋依然处于腐蚀状态；后者则因过度析氢可能导致钢筋氢脆断裂、混凝土碱骨料反应开裂、牺牲阳极过早失效等。要克服阴极保护的这些缺点，就需要对保护电流的水平进行智能化的控制，根据腐蚀倾向的大小来提供适量的保护电流，避免电流过高或过低。然而传统的外加电流阴极保护技术，无法因腐蚀情况自动智能地把保护电流调控到合适的水平；而牺牲阳极在安装时就确定了其保护电流的大小，更是无法随意调整。因此，如果能成功研发一套无需复杂的外部仪器操控就能自动智能地调控阴极保护电流的系统，将是阴极保护领域的一项突破。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供结构简单、无需外部仪器监控和调节、可通过自动判断钢筋的腐蚀倾向大小从而牺牲阳极智能释放合理的阴极电流保护钢筋不被腐蚀的一种腐蚀自动检测与智能防护系统。本专利技术设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋分别通过导线相连接于钢筋混凝土结构外或钢筋混凝土结构内。所述牺牲阳极可采用镁或镁合金等。由于本专利技术设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋分别与导线相连接。当把导线引到于钢筋混凝土结构外时，在钢筋混凝土结构外就能分别测量钢筋和牺牲阳极的电位及它们的电位差；若把它们偶联在一起时，就能测到它们的电偶电流。当镁或镁合金作为钢筋的牺牲阳极埋在混凝土中，在完好的高碱性混凝土中(pH>>12)，钢筋则处于钝性状态而不腐蚀，这时镁或镁合金也正好处于钝态，电位较正，不对钢筋进行强烈的阴极保护，或给出的阴极保护电流极小，不至于对钢筋过保护。当混凝土因碳化而碱性降低后，钢筋就被活化腐蚀，镁或镁合金也随pH的下降相应的被活化，这时它正好可以给出足够的电流对钢筋进行阴极保护；当有氯离子进入混凝土时，镁或镁合金比钢筋优先被活化，且随着氯离子浓度的增大而不断增大，于是镁或镁合金就提供了充足的阴极保护电流抑制钢筋的腐蚀。通过选择不同的镁合金或对金属镁进行合金化可自由调节牺牲阳极在钢筋混凝土体系中的活化pH和氯离子浓度，使牺牲阳极对不同体系或环境中的钢筋混凝土结构中的混凝土腐蚀性和钢筋腐蚀倾向的变化具有最佳的响应。使用牺牲阳极的阴极保护方法比外加电流更为简便，在其基础上更容易发展出上述的自动智能系统。本专利技术在此基础上提出了一种自动检测腐蚀状况并自发释放合适阴极电流的智能腐蚀防护系统。本专利技术的有益效果是：系统结构简单，可自动检测体系钢筋的腐蚀倾向，并根据混凝土的腐蚀性或钢筋的腐蚀倾向，智能地释放阴极电流对腐蚀钢筋进行保护，检测和防护成本低，且没有欠保护和过保护的缺点，保护效果好，具有较好的实用性和经济效益。附图说明图1是本专利技术的镁或镁合金与钢筋通过导线连接到混凝土外进行电位与电流测量结构示意图。图2是本专利技术的镁或镁合金与钢筋用导线直接偶联连接进行电位与电流测量结构示意图。图3是铁的电位-pH图。图4是镁的电位-pH图。图5是碳钢和镁在混凝土模拟孔溶液中的极化曲线。其中孔溶液pH＝11.8，模拟混凝土碳化程度不高时。图6是碳钢和镁在混凝土模拟孔溶液中的极化曲线。其中孔溶液pH＝9.4，模拟混凝土碳化程度较高时。图7是镁在pH～11时极化曲线随溶液中NaCl浓度的变化。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。参见图1，本专利技术实施例设有牺牲阳极1和钢筋混凝土结构2，所述牺牲阳极1设于钢筋混凝土结构2内，牺牲阳极1与钢筋混凝土结构2中的钢筋3通过导线4连接在钢筋混凝土结构2外。所述牺牲阳极1可采用镁或镁合金等。参见图2，本专利技术实施例设有牺牲阳极1和钢筋混凝土结构2，所述牺牲阳极1设于钢筋混凝土结构2内，牺牲阳极1与钢筋混凝土结构2中的钢筋3通过导线5连接在钢筋混凝土结构2内。所述牺牲阳极1可采用镁或镁合金等。以下给出具体实施例：实施例1将金属镁与钢筋浸泡在模拟的混凝土孔隙溶液中，模拟镁与钢筋在混凝土中的腐蚀环境。在完好混凝土的高碱性条件下(pH>>12)，钢筋则处于钝性状态而不腐蚀(参见图3)，其自腐蚀电流只有几个μA/cm2(参见图5)。而这时镁也正好处于钝态(参见图4)，电位较正，其自腐蚀速度与钢筋相当，对钢筋提供的最大保护电流只有20μA/cm2(参见图5)，不对钢筋进行强烈的阴极保护，不至于对钢筋过保护。当混凝土因碳化而碱性降低后，钢筋就被活化腐蚀。当混凝土体系中pH下降到11以下时，钢筋开始失去钝性，逐渐活化(如图3)，当pH＝9.4时，钢筋的自腐蚀电流上升到100μA/cm2以上(参见图6)。而金属镁恰好也在pH＝11左右被活化(如图4)，当pH＝9.4时，镁则处于活化状态，为钢筋腐蚀提供的阴极保护电流可高达2万μA/cm2以上，使钢筋处于防护状态(参见图6)。实施例2将金属镁与钢筋浸泡在模拟的混凝土孔隙溶液中，模拟镁与钢筋在混凝土中的腐蚀环境。在完好的高碱性混凝土中，钢筋则处于钝性状态而不腐蚀(参见图3)，而金属镁也处于钝性，不对钢筋进行强烈的阴极保护(参见图4)。当有氯离子侵入并达到临界浓度时，钢筋就会被活化发生腐蚀，在混凝土的高碱性环境中，临界氯离子的浓度至少>0.003mol/L。而金属镁对氯离子比钢筋更为敏感，当氯离子浓度达到0.00055mol/L时，自腐蚀电流就达到了100μA/cm2，且还随着氯离子浓度的增大而不断增大，可自发地提供充足的阴极保护电流抑制钢筋的腐蚀(参见图7)。本专利技术利用一些电极对环境腐蚀的敏感反应及其与对被保护材料间的作用，在自发测量环境腐蚀性的同时，根据材料在该环境中的腐蚀倾向和腐蚀速度，智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腐蚀自动检测与智能防护系统，其特征在于设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋通过导线连接在钢筋混凝土结构外或钢筋混凝土结构内。

【技术特征摘要】
1.一种腐蚀自动检测与智能防护系统，其特征在于设有牺牲阳极和钢筋混凝土结构，所
述牺牲阳极设于钢筋混凝土结构内，牺牲阳极与钢筋混凝土结构中的钢筋通过导线连...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光铃，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35