一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法与流程

1.本发明属于钢筋混凝土技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法。


背景技术：

2.申请号为2014102808997，发明名称为便于安装和更换的钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法中，氯离子定向吸收装置包括镁合金和保持镁合金电化学活性的填充材料，该填充材料由石膏粉、膨润土、硫酸钠、活性盐和水组成。由于填充材料中石膏的硫酸溶液会逐渐减少，会影响镁合金电极电化学活性，但从装置外部无法看到填充体的损耗情况，无法对填充材料进行定向地修复。且由于氯离子和钙离子穿过填充材料后容易使得镁合金电极生锈，随着锈蚀程度的增加，需定期拆开外部的填充体后更换镁合金电极，本技术旨在减少和消除镁合金电极的锈蚀产物，且为镁合金电极的更换提供便利。


技术实现要素：

3.本发明针对现有装置无法从外部查看填充体损耗情况、无法定向修复的技术问题，而提供一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，包括镁合金电极、保持镁合金电极电化学活性的填充体以及盛放镁合金电极及填充体的模具箱，模具箱安装于钢筋混凝土的表面，镁合金电极埋设在模具箱内填充体中间，填充体为立方体结构，包括四个侧面和上、下底面，填充体的下底面与钢筋混凝土表面紧密接触；阴极电缆焊接在钢筋上，阳极电缆焊接在镁合金电极上，阴极电缆与阳极电缆电性连接。
5.氯离子定向吸收装置内镁合金电极与钢筋混凝土内钢筋电极之间存在电位差，钢筋电极的电位较正，镁合金电极与钢筋电极分别构成原电池的负极和正极，钢筋混凝土内氯离子向镁合金电极移动，填充体内钙离子向钢筋电极移动，在阳极电缆和阴极电缆中形成由钢筋电极向镁合金电极流动的电流，将钢筋混凝土中的氯离子定向吸收到填充体中，使钢筋得到保护。
6.填充材料由石膏粉、膨润土、硫酸钠、活性盐和水组成，其中，石膏粉：膨润土：硫酸钠：活性盐：水的重量百分比范围为（55~65）：（20~26）：（3~4）：（4~5）：（6~11）。
7.由于与电极锈蚀产物发生反应，填充材料中有效成份逐渐减少，会影响镁合金电极电化学活性，但从定向吸收装置外部无法看到填充材料的损耗情况，无法对填充体进行定向地修复，所以，在填充体的其中两个相对设置的侧面各设置有一个铜片，两个铜片之间的填充体上开设有两个测量槽，位于两个测量槽之间的填充体中开设有多个竖向的添加剂注入通道，添加剂注入通道自填充体的上表面向下表面沿伸设置，添加剂注入通道位于镁合金电极的两侧。
8.将模具箱设计为无底有盖的箱体结构，模具箱的顶盖上开设有两个与测量槽对应
的长条孔，两个长条孔平行设置，顶盖上与添加剂注入通道相应地位置开设有与添加剂注入通道相通的浇注孔，且浇注孔与两个长条孔上均设置有密封盖；通过在同一个长条孔向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头，使两个探头伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率，通过测量出的电阻率数值判断填充体的消耗情况。
9.浇注孔上设置有密封盖，以防止添加剂从浇注孔中流出。如果判断出填充体有消耗，就在消耗部位附近的添加剂注入通道中注入添加剂。将添加剂分阶段注入填充体，每次注入3 ml,每次注入后停留2 h，等添加剂在充填体中渗流均匀后，继续将添加剂注入填充体，直至充填体的电阻率达到目标值。
10.添加剂的组成为：硫酸钙溶液、纯纤维素、引气剂、膨胀玻璃颗粒和硅基砂，五种成分的质量份数比为（4~5）：（0.2~0.3）：（0.2~0.3）：（0.2~0.3）：（0.2~0.3）。
11.添加剂中纯纤维素可以增加充填体保水能力，引气剂能产生均匀分布的微气泡，膨胀玻璃颗粒中颗粒尺寸在1到4 mm之间，以增加充填体孔隙率；硅基砂的粒径小于3 mm，主要控制填充体收缩风险，将各成分与硫酸钙溶液按上述比例混合，并将混合后的硫酸钙溶液注入充填体内，可以有效地减少和消除镁合金电极的锈蚀产物。
12.优选地，填充体下底面与钢筋混凝土表面之间设置有纸浆层，氯离子定向吸收装置通过纸浆层吸附在钢筋混凝土表面，纸浆层中设置有湿度传感器，湿度传感器做过防渗处理。湿度传感器与pc 端连接，湿度传感器将纸浆内部的湿度转变为电阻信号，传送给pc 端，pc 端将这种电阻信号转换为数字信号，以此获得纸浆内的实时湿度数据。初始时，向纸浆内添加水，使其湿度保持在100%，使湿度传感器的湿度检测数值为100%，以保证氯离子定向吸收装置在钢筋混凝土表面的粘聚力，随着时间的推移，湿度传感器的检测数值会下降，当检测到的数值低于某个阈值时，可认为向纸浆层中加水。当需要改变氯离子定向吸收装置在钢筋混凝土表面的安装位置或将其从钢筋混凝土表面拆除时，则不再持续向纸浆内加水，使其湿度降低，以降低装置在钢筋混凝土表面的粘聚力。
13.优选地，阳极电缆的一端伸出模具箱外与阴极电缆通过接线盒连接，阳极电缆与模具箱连接处采用防水密封连接。
14.钢筋混凝土氯离子定向吸收装置的制作方法，包括以下步骤：步骤1，将模具箱的箱体固定在钢筋混凝土表面；步骤2，首先于箱体的其中两个相对设置的内侧壁上各固定一个铜片，然后向箱内装入一半填充材料并压实，将镁合金电极放置在已压实的填充材料表面，使镁合金电极距箱体四周内壁等间距；镁合金电极上连接阳极线缆，并伸出箱体外，阳极线缆与箱体连接处进行防水密封处理；在镁合金电极两侧、靠近箱体内壁的填充材料中各插入一个插块，在两个插块之间的填充材料中插入多个竖向的添加剂浇注管，多个添加剂浇注管之间等间距间隔设置，然后将剩下的填充材料装入箱体内并压实；步骤3，将模具箱的顶盖密封连接在箱体上，使顶盖上的长条孔与插块对应，顶盖与箱体连接处进行防水密封处理；步骤4，将阳极电缆与阴极电缆通过接线盒连接在一起；步骤5，待模具箱内填充体定型后，打开顶盖，将插块取出，在填充体上形成两个测量槽，将添加剂浇注管取出，在填充体内形成多个竖向的添加剂注入通道，再次将顶盖与箱体防水密封连接，在顶盖的浇注孔与两个长条孔上均设置能打开的密封盖。
15.优选地，为了增加和控制吸收装置在钢筋混凝土表面的粘聚力，步骤1之前还包括以下步骤：在钢筋混凝土表面刷涂一层纸浆，将湿度传感器设置在纸浆层中，将模具箱放置在纸浆层上，湿度传感器位于模具箱下底面与钢筋混凝土表面的纸浆层中。
16.一种对钢筋混凝土氯离子定向吸收装置进行定向修复的方法：将吸收装置安装在钢筋混凝土表面后，通过在同一个长条孔中向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头，使两个探头伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率，此时测量得到的是初始电阻率；吸收装置使用一段时间后，再通过相同的方法在同一个长条孔中测量两探头之间填充体的电阻率，如果此时测量得到的电阻率是初始电阻率的1.2倍，即认为此处两探头之间填充体需要修复，在相应/相邻位置的添加剂注入通道中浇注添加剂，直至电阻率降低为初始电阻率的1.05倍，即可认为此处两探头之间填充体修复完成。
17.添加剂中的纯纤维素可以增加充填体保水能力，引气剂能产生均匀分布的微气泡，膨胀玻璃颗粒中颗粒尺寸在1到4 mm之间，以增加充填体孔隙率；硅基砂的粒径小于3 mm，主要控制填充体收缩风险，将各成分与硫酸钙溶液按上述比例混合，并将混合后的硫酸钙溶液注入充填体内，可以有效地减少和消除镁合金电极的锈蚀产物。
18.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过测量探头可以从装置的外部掌握填充体的消耗情况，并根据测量结果，通过在添加剂注入通道中浇注添加剂，对已损耗的填充体进行定向修复，在保证氯离子吸收效果的基础上还能及时消除镁合金电极的锈蚀产物，延长装置的使用寿命。
附图说明
19.图1为吸收装置连接在钢筋混凝土表面的剖视图结构；图2为填充体的俯视图结构。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
21.一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，包括镁合金电极1、保持镁合金电极电化学活性的填充体4以及盛放镁合金电极及填充体的模具箱14，模具箱为无底有盖的箱体结构，该模具箱固定安装于钢筋混凝土6的表面，镁合金电极埋设在模具箱内的填充体中间，填充体的结构为立方体，包括四个侧面和上、下底面，填充体的下底面与钢筋混凝土表面紧密接触；填充体的其中两个相对设置的侧面各设置有一个铜片11，铜片与填充体紧密接触，两个铜片的上端可以伸出箱体外，如图1所示，也可以不伸出去。两个铜片之间的填充体上开设有两个测量槽13，位于两个测量槽13之间的填充体中开设有多个竖向的添加剂注入通道5，添加剂注入通道自填充体的上表面向下表面沿伸设置，添加剂注入通道5位于镁合金电极
的两侧；模具箱的顶盖上开设有两个与测量槽对应的长条孔，两个长条孔平行设置，顶盖上与添加剂注入通道相应地位置开设有与添加剂注入通道相通的浇注孔，且浇注孔与两个长条孔上均设置有密封盖；通过在同一个长条孔向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头12，使两个探头12伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率；阴极电缆9焊接在钢筋7上，阳极电缆8焊接在镁合金电极1上，阴极电缆与阳极电缆通过接线盒10电性连接。添加剂的组成为：硫酸钙溶液、纯纤维素、引气剂、膨胀玻璃颗粒和硅基砂，五种成分的质量份数比为（4~5）：（0.2~0.3）：（0.2~0.3）： （0.2-0.3）：（0.2-0.3）。
实施例二
22.钢筋混凝土氯离子定向吸收装置的制作方法，包括以下步骤：步骤1，将模具箱的箱体固定安装在钢筋混凝土表面；步骤2，首先于箱体的其中两个相对设置的内侧壁上各固定一个铜片，然后向箱内装入一半填充材料并压实，填充材料可以由石膏粉、膨润土、硫酸钠、活性盐和水组成，其中，石膏粉：膨润土：硫酸钠：活性盐：水的重量百分比范围为（55~65）：（20~26）：（3~4）：（4~5）：（6~11）。填充材料也可以为现有申请号为2014102808997中所述材质。将镁合金电极放置在已压实的填充材料表面，使镁合金电极距模具箱四周内壁等间距，镁合金电极上连接阳极线缆，并伸出箱体外，阳极线缆与箱体连接处进行防水密封处理；在镁合金电极两侧、靠近箱体内壁的的填充材料中各插入一个插块，在两个插块之间的填充材料中插入多个竖向的添加剂浇注管，多个添加剂浇注管之间等间距间隔设置，然后将剩下的填充材料装入箱体内并压实；步骤3，将模具箱的顶盖密封连接在箱体上，使顶盖上的长条孔与插块对应，顶盖与箱体连接处进行防水密封处理；步骤4，将阳极电缆8与阴极电缆通过接线盒10连接在一起；步骤5，待模具箱内填充体定型后，打开顶盖，将插块取出，在填充体上形成两个测量槽13，将添加剂浇注管取出，在填充体内形成多个竖向的添加剂注入通道5，再次将顶盖与箱体防水密封连接，在顶盖的浇注孔与两个长条孔13上均设置能打开的密封盖。
实施例三
23.本实施例在实施例1的基础上，填充体4下底面与钢筋混凝土表面之间设置有纸浆层2，氯离子定向吸收装置通过纸浆层吸附在钢筋混凝土表面，纸浆层中设置有湿度传感器3，实时监测纸浆层中的湿度数据。
实施例四
24.本实施例在实施例2的基础上，在步骤1之前还包括以下步骤：在钢筋混凝土表面刷涂一层纸浆，将湿度传感器设置在纸浆层中，将模具箱放置在纸浆层上，使湿度传感器位于模具箱下底面与钢筋混凝土表面的纸浆层中。
实施例五
25.一种对所述钢筋混凝土氯离子定向吸收装置进行定向修复的方法，将吸收装置安
装在钢筋混凝土表面后，通过在同一个长条孔中向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头12，使两个探头伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率，此时测量得到的是初始电阻率；吸收装置使用一段时间后，再通过相同的方法在同一个长条孔中测量两探头之间填充体的电阻率，如果此时测量得到的电阻率是初始电阻率的1.2倍，即认为此处两探头之间填充体需要修复，在相应/相邻位置的添加剂注入通道5中浇注添加剂，直至电阻率降低为初始电阻率的1.05倍，即可认为此处两探头之间填充体修复完成。
26.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，包括镁合金电极、保持镁合金电极电化学活性的填充体（4）以及盛放镁合金电极及填充体的模具箱（14），模具箱（14）安装于钢筋混凝土（6）的表面，镁合金电极（1）埋设在模具箱内填充体中间，填充体为立方体结构，包括四个侧面和上、下底面，填充体的下底面与钢筋混凝土表面紧密接触；阴极电缆（9）焊接在钢筋（7）上，阳极电缆（8）焊接在镁合金电极（1）上，阴极电缆与阳极电缆电性连接；其特征在于，模具箱为无底有盖的箱体结构，填充体的其中两个相对设置的侧面各设置有一个铜片（11），两个铜片之间的填充体上开设有两个测量槽（13），位于两个测量槽（13）之间的填充体中开设有多个竖向的添加剂注入通道（5），添加剂注入通道自填充体的上表面向下表面沿伸设置，添加剂注入通道（5）位于镁合金电极的两侧；模具箱的顶盖上开设有两个与测量槽对应的长条孔，两个长条孔平行设置，顶盖上与添加剂注入通道相应地位置开设有与添加剂注入通道相通的浇注孔，且浇注孔与两个长条孔上均设置有密封盖；通过在同一个长条孔向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头（12），使两个探头伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率。2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，其特征在于，填充体（4）下底面与钢筋混凝土表面之间设置有纸浆层（2），氯离子定向吸收装置通过纸浆层吸附在钢筋混凝土表面，纸浆层中设置有湿度传感器（3），实时监测纸浆层中的湿度数据。3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，其特征在于，添加剂的组成为：硫酸钙溶液、纯纤维素、引气剂、膨胀玻璃颗粒和硅基砂，五种成分的质量份数比为（4~5）：（0.2~0.3）：（0.2~0.3）：（0.2-0.3）：（0.2-0.3）。4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置，其特征在于，阳极电缆（8）的一端伸出模具箱（14）外与阴极电缆通过接线盒（10）连接，阳极电缆与模具箱（14）连接处采用防水密封连接。5.权利要求1所述钢筋混凝土氯离子定向吸收装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将模具箱的箱体固定在钢筋混凝土表面；步骤2，首先于箱体的其中两个相对设置的内侧壁上各固定一个铜片，然后向箱内装入一半填充材料并压实，将镁合金电极放置在已压实的填充材料表面，使镁合金电极距箱体四周内壁等间距；镁合金电极上连接阳极线缆，并伸出箱体外，阳极线缆与箱体连接处进行防水密封处理；在镁合金电极两侧、靠近箱体内壁的填充材料中各插入一个插块，在两个插块之间的填充材料中插入多个竖向的添加剂浇注管，多个添加剂浇注管之间等间距间隔设置，然后将剩下的填充材料装入箱体内并压实；步骤3，将模具箱的顶盖密封连接在箱体上，使顶盖上的长条孔与插块对应，顶盖与箱体连接处进行防水密封处理；步骤4，将阳极电缆（8）与阴极电缆通过接线盒（10）连接在一起；步骤5，待模具箱内填充体定型后，打开顶盖，将插块取出，在填充体上形成两个测量槽（13），将添加剂浇注管取出，在填充体内形成多个竖向的添加剂注入通道（5），再次将顶盖与箱体防水密封连接，在顶盖的浇注孔与两个长条孔（13）上均设置能打开的密封盖。6.根据权利要求5所述钢筋混凝土氯离子定向吸收装置的制作方法，其特征在于，步骤
1之前还包括以下步骤：在钢筋混凝土表面刷涂一层纸浆，将湿度传感器设置在纸浆层中，将箱体放置在纸浆层上，湿度传感器位于填充体下表面与钢筋混凝土表面的纸浆层中。7.一种对权利要求1所述钢筋混凝土氯离子定向吸收装置进行定向修复的方法，其特征在于，将吸收装置安装在钢筋混凝土表面后，通过在同一个长条孔中向测量槽中插入两个可移动电阻率测量探头（12），使两个探头（12）伸入模具箱内并与填充体紧密接触，测量两探头之间填充体的电阻率，此时测量得到的是初始电阻率；吸收装置使用一段时间后，再通过相同的方法在同一个长条孔中测量两探头之间填充体的电阻率，如果此时测量得到的电阻率是初始电阻率的1.2倍，即认为此处两探头之间填充体需要修复，在相应/相邻位置的添加剂注入通道（5）中浇注添加剂，直至电阻率降低为初始电阻率的1.05倍，即可认为此处两探头之间填充体修复完成。

技术总结
本发明公开了一种钢筋混凝土氯离子定向吸收装置及方法，在填充体的其中两个相对设置的侧面各设置有一个铜片，两个铜片之间的填充体上开设有两个测量槽，位于两个测量槽之间的填充体中开设有多个竖向的添加剂注入通道，添加剂注入通道自填充体的上表面向下表面沿伸设置，添加剂注入通道位于镁合金电极的两侧。本发明通过测量探头可以从装置的外部掌握填充体的消耗情况，并根据测量结果，通过在添加剂注入通道中浇注添加剂，对已消耗的填充体进行定向修复，在保证氯离子吸收效果的基础上还能及时消除镁合金电极的锈蚀产物，延长装置的使用寿命。使用寿命。使用寿命。


技术研发人员：李森林 吴烨 孙克纬 冯妍 冯龙海 李宁 房子柱 余志诚
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/28