CN103833279A - 一种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料及其应用，原材料各组分质量比如下：水泥100份，石英砂150～250份，碳纤维1.0～3.0份，焦炭末10～15份，水45～55份，分散剂03～0.8份，消泡剂0.01～0.1份，减水剂0.1～1.5，按配比称取所述各原材料，先将分散剂充分溶于水中，加入碳纤维、焦炭末、消泡剂和减水剂，充分搅拌分散后，加入水泥、石英砂进行拌合，约3min至组分均匀即为本导电砂浆。本发明所述的导电砂浆能够经济有效地生产并方便施工铺覆于被保护结构表面、侧面和底面，同时还可以长期提供所需的保护电流密度并使其均匀分布于被保护结构的钢筋网上，具有高强度、低电阻率的特性。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土阴极保护领域，尤其是一种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料及其应用。
背景技术
钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀与防护越来越受到科研学者们的关注，如海工及近岸工程和撒除冰盐的道路、桥梁等结构。一般情况下，钢筋在PH值约为13的混凝土孔溶液中会形成钝化膜。当外部腐蚀性介质穿过多孔的混凝土传输到钢筋表面时，钝化膜遭到破坏，从而引起钢筋的腐蚀。为此，人们采取过许多措施，如优化混凝土品质、钢筋表面涂覆、加入阻锈剂等等，效果均不理想。阴极保护被认为是一种有效阻止钢筋进一步腐蚀的电化学办法。
最早的铺覆型阳极应用始于美国的Stmtfull，他采用摊铺一层沥青焦炭屑作为导电层，内埋硅铁块作为主阳极，对某一桥面板结构进行了阴极保护。随后出现的还有延展式惰性金属网材料以及导电聚合物铺覆材料。但采用惰性金属网材料的价格十分昂贵，并带来额外负重。导电聚合物阳极材料耐磨性差，热膨胀系数高，且由于易受电解产生的酸性气体攻击，不能长期提供有效保护电流密度。此外，钢筋混凝土的底面和侧面均不适用这些方案，安装也较困难。目前大多釆用传统的凿除已锈蚀破坏部分的混凝土，再喷射水泥砂浆予以修补的方法，但不能从根本上解决问题。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种具有高强度、低电阻率的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料及其应用。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，原材料各组分质量比如下：水泥100份，石英砂150～250份，碳纤维1.0～3.0份，焦炭末10～15份，水45～55份，分散剂03～0.8份，消泡剂0.01～0.1份，减水剂0.1～1.5，一般取水灰比1:2，胶砂比为1:2。按配比称取所述各原材料，先将分散剂充分溶于水中，加入碳纤维、焦炭末、消泡剂和减水剂，充分搅拌分散后，加入水泥、石英砂进行拌合，约3min
至组分均匀即为本导电砂浆。采用湿拌法工艺制备导电砂浆，试验证明所得导电砂浆材料力学性能、电学性能优异。
作为优选，所述水泥为强度等级42.5或以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
作为优选，所述石英砂细度模数在2.55-2.65之间。
作为优选，所述碳纤维采用聚丙烯腈基短切纤维，长度在5mm-15mm。
作为优选，所述焦炭末含碳量85%～90%。
作为优选，所述分散剂选用羧甲基纤维素钠，消泡剂选用磷酸三丁酯，减水剂选用高效聚羧酸减水剂。
这种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料的应用，导电层具有较高的抗压强度（35Mpa-50MPa)和抗折强度(5MPa-10MPa)，同时电阻率低（15Ω·cm左右）。本发明导电材料既可采用机械喷涂的方式对大面积钢筋混凝土结构表面进行铺覆，也可采用手工涂抹方式对结构的底面或侧面进行涂覆，在钢筋混凝土结构表面形成厚度为5mm-10mm的导电砂浆层。
选用碳纤维、焦炭末作为导电砂浆中的导电组分。碳纤维不仅能大幅度降低砂浆层的电阻率，同时还可提高导电层自身强度和韧性，改善其力学性能。虽然碳纤维价格较高，但由于其长径比较高，所以只需较低掺量即可实现低电阻率和高强度效果。焦炭末是炼焦及化工生产过程中产生的废弃物，价格低廉，其价格远低于碳纤维，含碳量高，导电性能好，适合作为导电砂浆中的导电相。另外，由于碳纤维、焦炭末自身的电化学惰性，可保持阳极材料较长使用寿命。本发明所述的导电砂浆能够经济有效地生产并方便施工铺覆于被保护结构表面、侧面和底面，同时还可以长期提供所需的保护电流密度并使其均匀分布于被保护结构的钢筋网上。
具体实施方式
实施例1：选取水泥100份，石英砂150份，碳纤维1.0份，焦炭末10份，水55份，分散剂0.5份，消泡剂0.1份，减水剂1.0份。将上述组分按前述湿拌法工艺制备得到导电砂浆材料，其流动性大，凝结时间适中，强度较高，电阻率低。在喷涂前将作为主阳极的活化钛 条固定于工作面上，然后进行喷涂作业。适合于平面上大面积钢筋混凝土结构的阴极保护。
实施例2：水泥100份，石英砂200份，碳纤维1.5份，焦炭末12份，水50份，分散剂0.5份，消泡剂0.1份，减水剂0.5份。将上述组分按前述湿拌法工艺制备得到导电砂浆材料，其流动性适中，强度高，粘结强度好，电阻率低。采用手工涂抹方式，可对钢筋混凝土结构的底面及侧面进行阴极保护施工。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：原材料各组分质量比如下：水泥100份，石英砂150～250份，碳纤维1.0～3.0份，焦炭末10～15份，水45～55份，分散剂03～0.8份，消泡剂0.01～0.1份，减水剂0.1～1.5，按配比称取所述各原材料，先将分散剂充分溶于水中，加入碳纤维、焦炭末、消泡剂和减水剂，充分搅拌分散后，加入水泥、石英砂进行拌合，约3min至组分均匀即为本导电砂浆。
2.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：所述水泥为强度等级42.5或以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：所述石英砂细度模数在2.55-2.65之间。
4.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：所述碳纤维采用聚丙烯腈基短切纤维，长度在5mm-15mm。
5.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：所述焦炭末含碳量85%～90%。
6.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土结构阴极保护的导电砂浆材料，其特征是：所述分散剂选用羧甲基纤维素钠，消泡剂选用磷酸三丁酯，减水剂选用高效聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1～6任意一条权利要求所述的导电砂浆材料的应用，其特征是：将制得的导电砂浆覆盖于钢筋混凝土结构表面，通过外加电流对结构进行阴极保护。
8.根据权利要求7所述的导电砂浆材料的应用，其特征是：用人工涂抹或机械喷涂的施工方式，在钢筋混凝土结构表面形成厚度为5mm-10mm的导电砂浆层。
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