一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极及其制作方法，该牺牲阳极由包裹砂浆的锌合金块、镁合金球以及金属导线组成，所述的金属导线的一端浇铸镁合金球，另一端连接包裹砂浆的锌合金块。与现有技术相比，本发明专利技术快速实现对钢筋表面的极化，保护钢筋混凝土，是一种创新型修补和保护技术。

A built-in sacrificial anode and its fabrication method for corrosion protection of reinforced concrete in concrete

The invention relates to a reinforced concrete corrosion with built-in sacrificial anode and manufacturing method thereof, the sacrificial anode is made up of mortar block, zinc alloy magnesium alloy ball and metal wire, metal casting magnesium alloy ball end of the wire, the other end of the connecting block mortar wrapped in zinc alloy. Compared with the existing technology, the invention quickly realizes the polarization of the steel surface and protects the reinforced concrete. It is an innovative patching and protecting technology.

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极及其制作方法
本专利技术涉及混凝土防腐领域，尤其是涉及一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极及其制作方法。
技术介绍
纵观全球，有相当一部分的预算用于钢筋锈蚀引起破坏的混凝土结构修复工程。锈蚀是人们面临的一大问题，40％生产的钢筋要用于锈蚀钢筋的更换。据估计，全球工业化程度最高的国家每年用于金属锈蚀的费用，人均大概在2000-3000美金。根据美国NACE、英国和日本对腐蚀成本的研究，腐蚀的直接和间接成本占国民生产总值的3-4％，包括混凝土结构。2002年，美国NACE腐蚀成本报告指出，美国花费1到30亿美金用来恢复钢筋腐蚀引起的混凝土结构恢复。我国在20世纪50年代开始将钢筋混凝土用于工业建设，大规模基础建设开始于20世纪80年代后期，海港码头、高速公路、立交桥、高楼大厦等基础设施大规模建造，钢筋混凝土结构施工量与日俱增，我国正处于建设钢筋混凝土的高峰期。很多混凝土结构服役了10～30年，这些混凝土结构正处在最佳的养护年龄。现在开始注重混凝土结构的养护可以避免很多问题，维护费用低。同时，对于因钢筋腐蚀而受到破坏的混凝土结构的修复技术，许多混凝土结构在修补完成后短短几年内就发生严重恶化，对氯离子污染的混凝土，我们通常将污染区凿除，然后在修补区域覆盖一层水泥基材料。但在修补后短短几年内就在修补后的新旧混凝土界面附近发生严重恶化。由于新旧混凝土的电化学性能不匹配从而造成修补区域周围旧混凝土的腐蚀和破坏，往往修补后的混凝土恶化速度加快，形成所谓的“阳极环”，或者“晕轮效应”。现有技术中研究的诸多钢筋混凝土防腐方法中，电化学保护法能从本质上解决由电化学腐蚀引起的钢筋锈蚀问题。在几种电化学保护几种措施中，外加电流法、传统牺牲阳极法、电化学除氯、电化学再碱化在保护混凝土中钢筋存在不少问题。中国专利CN201292406Y公开了埋入式锌合金牺牲阳极,包括锌合金牺牲阳极，锌合金牺牲阳极的圆柱形阳极体浇注在圆柱形阳极包内,锌合金牺牲阳极的左右对称的钢铁芯暴露在阳极包外。该专利公开的包浆添加了硫酸钠，激活方式为盐激活，可能引起钢筋的锈蚀。因为强碱能激活锌合金而不腐蚀钢筋，硫酸盐等在激活锌合金的同时也腐蚀钢筋，且锌合金单一的尺寸为：直径50mm,厚8mm，锌合金的重量约115g，如应用在腐蚀预防保护工程造成材料的浪费，保护成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速实现对钢筋表面的极化，保护钢筋混凝土的内置牺牲阳极及其制作方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，由包裹砂浆的锌合金块、镁合金球以及金属导线组成，所述的金属导线的一端浇铸镁合金球，另一端连接包裹砂浆的锌合金块。所述的锌合金块中含有以下重量百分比含量的组分：Al0.30～0.55、Cd0.07～0.09、杂质元素为Fe、Cu、Pb≤0.02；其余为Zn。所述的锌合金块还通过导线与被保护的钢筋相连接，锌合金的电位低于被保护的钢筋，通过导线与钢筋相连接，自身作为阳极失去电子，钢筋作为阴极被保护。所述的锌合金块为长方体、圆柱体或“多扇叶片的柱状锌合金”结构。锌合金的质量为40g～200g，具体来说，锌合金的形状为长方体、圆柱体，重量为40g～80g，可用于混凝土钢筋的腐蚀预防。多扇叶片的柱状锌合金，重量为80～200g，可用于混凝土的腐蚀控制。所述的镁合金球含有以下重量百分比含量的组分：Al4.0～8.0、Zn1.0～5.0、Mn0.1～0.6、杂质元素为Fe、Cu、Ni、Si＜0.02％，其余为Mg。镁合金球的直径为5mm～30mm。锌合金因驱动电位没有镁的高，在初期不能提供足够大的保护电流，保护钢筋需较长激活时间，因此可以通过连接镁合金缩短极化钢筋时间。混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极的制作方法，采用以下步骤：(1)将熔融的镁合金液浇筑在无涂层的光亮的金属导线上，金属导线的一端浇铸制得镁合金球；(2)将带有镁合金球的铁丝另一端固定在模具中，把熔融的锌合金液浇筑在无涂层的光亮的金属丝的另一端，脱模取出成型的锌合金块；(3)将锌合金块的一端固定在模具中，向模具中注入流动性的砂浆，静置48～72h后脱模，得到内置牺牲阳极。与现有技术相比，本专利技术通过在锌合金表面包裹特制的砂浆体系，强碱性持续的激活锌合金。砂浆体系采用碱激活锌合金，不含氯化物和硫酸盐等腐蚀钢筋的成分，通过添加强碱物质，提高砂浆的pH值大于14，激活方式为碱激活。包裹锌合金的砂浆凝固后，使锌合金处于比较稳定的环境，电流输出更稳定；砂浆内部有许多均匀分布的细小孔洞，锌合金的腐蚀疏松产物容易脱落；该专利技术克服了以往牺牲阳极只能用于船舶、码头等海水湿润环境；实现了对混凝土中的钢筋保护；双金属材料结构保证了内置牺牲阳极置入钢筋混凝土结构后快速实现对钢筋表面的极化，保护钢筋混凝土。本专利技术采用的内置式牺牲阳极用于钢筋混凝土结构的防腐与修复，是一种创新型修补和保护技术，具有以下优点：1、输出电流稳定，使用寿命长(大于20年)；2、不需要外加电流从而更加节能环保；3、用于钢筋混凝土保护避免“过保护”产生氢；4、使用无电火花产生；5、成本低；6、双金属材料结构克服了锌合金阳极长“激活期”，牺牲阳极一端带有Mg合金，实现快速对钢筋的极化，解决了锌合金初始驱动电位低，极化时间长的问题；7、这种结构便于牺牲阳极的绑扎固定，把小体积的Mg金属端绕裸露的钢筋缠绕数圈，实现牺牲阳极与钢筋的电气连接；8、锌的锈蚀膨胀率低，膨胀0.2-0.3倍；9、高碱性的疏松砂浆包裹体吸收锌块的锈蚀膨胀；10、高pH值对锌具有腐蚀性，但对钢没有腐蚀性；11、设计锌合金形状提高了表面积与体积比值。和其他形状相比，提供相同电流强度时，所用锌合金的重量更低，节约成本。附图说明图1为内置牺牲阳极的结构示意图；图2为多扇叶片的柱状锌合金的结构示意图。图中，1-锌合金块、2-镁合金球、3-金属导线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其结构如图1所示，由包裹砂浆的锌合金块1、镁合金球2以及金属导线3组成，金属导线3的一端浇铸镁合金球2，另一端连接包裹砂浆的锌合金块1。其中，锌合金块含有以下重量百分比含量的组分：Al:0.40～0.50；Cd：0.07～0.09Fe、Cu、Pb等杂质元素≤0.02；其余为Zn)。锌合金块还通过导线与被保护的钢筋相连接，锌合金的电位低于被保护的钢筋，通过导线与钢筋相连接，自身作为阳极失去电子，钢筋作为阴极被保护。镁合金球含有以下重量百分比含量的组分：Al:5.0～7.0；Zn：2.0～4.0；Mn：0.1～0.6；Fe、Cu、Ni、Si等其他杂质元素＜0.02％，剩余为Mg)。锌合金因驱动电位没有镁的高，在初期不能提供足够大的保护电流，保护钢筋需较长激活时间，因此可以通过连接镁合金缩短极化钢筋时间。混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极的制作方法，采用以下步骤：(1)将熔融的镁合金液浇筑在无涂层的光亮的金属导线上，金属导线的一端浇铸制得镁合金球；(2)将带有镁合金球的铁丝另一端固定在模具中，把熔融的锌合金液浇筑在无涂层的光亮的金属丝的另一端，脱模取出成型的锌合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，该牺牲阳极由包裹砂浆的锌合金块、镁合金球以及金属导线组成，所述的金属导线的一端浇铸镁合金球，另一端连接包裹砂浆的锌合金块。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，该牺牲阳极由包裹砂浆的锌合金块、镁合金球以及金属导线组成，所述的金属导线的一端浇铸镁合金球，另一端连接包裹砂浆的锌合金块。2.根据权利要求1所述的一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，所述的锌合金块中含有以下重量百分比含量的组分：Al0.30～0.55、Cd0.07～0.09、杂质元素为Fe、Cu、Pb≤0.02；其余为Zn。3.根据权利要求1所述的一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，所述的锌合金块为长方体、圆柱体、梯形或多扇叶片状的截面体结构。4.根据权利要求1所述的一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，所述的锌合金块的质量为40g～200g。5.根据权利要求1所述的一种混凝土中钢筋防腐蚀用内置牺牲阳极，其特征在于，所述的锌合金块还通过导线与被保护的钢筋相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁新勇，张稳稳，张智玲，
申请(专利权)人：上海法赫桥梁隧道养护工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31