CN1376213A - 用于阴极保护的连接器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于钢筋混凝土内钢筋加强件的阴极保护的组件,所说组件包括:(1)金属阳极,具有比钢筋更负的电极电位,并且与钢筋电接触(2)细长的电连接器,它由有延性的金属制成,能够围绕要保护的钢加强件缠绕。阳极可以是围绕细长连接器的一部分长度浇铸的块的形式,并且,细长连接器最好包括多条在其一部分长度上扭曲在一起的金属线,围绕扭曲的部分浇铸阳极。

Description

用于阴极保护的连接器及其使用方法
发明的领域
本发明涉及使用一个牺牲阳极的钢筋混凝土中的钢筋的阴极保护，更加具体地说，本发明涉及用于连接牺牲阳极到期望保护的钢筋的一种电连接器，并且涉及安装这种阳极的方法。
发明的背景
牺牲阳极是众所周知的。实际上，牺牲阳极是由金属制成，这个金属的牺牲阳极具有比要保护的钢筋更负的电极电位，因此，它比钢筋优先地受到腐蚀。在欧洲专利No0707667和美国专利No5292411中描述了牺牲阳极。
本发明要解决的问题
牺牲阳极为了完成它的目的，需要电连接到要保护的钢筋上。从前，使用金属导体来达到这项目的。按先前的方法，先要钻一个孔，在孔内插入一个自攻丝螺钉，这样就可以把这些金属导体(如金属线)固定到钢筋上。另外一些方法涉及到使用夹具将金属线固定到要保护的金属上去。
这些方法的问题是钻孔和使用夹具耗费时间，并且总是存在夹具错位的危险。
本发明对于这些问题提供出一个解决方案，即使用一种有延性的细长连接器，通过围绕加强件缠绕这种连接器将连接器连接到钢加强件上。
发明的概述
按照本发明，提供一种用于钢筋混凝土内钢筋的阴极保护的组件，所说组件包括：
(1)金属阳极，具有比钢筋更负的电极电位，并且与钢筋电接触
(2)细长的电连接器，由有延性的金属制成，能够围绕要保护的钢加强件缠绕。
发明的有益效果
和从前的涉及使用自攻丝螺钉的方法相比，连接器的装配时间较少，并且比夹具更加可靠。
附图简述
图1是本发明的一个实施例的透视图，其中的两个金属线扭曲在一起；
图2是比图1的绘图比例小的一个透视图，其中围绕连接器的金属线已经浇铸了阳极；和
图3是另一个实施例的透视图，它的绘图比例和图2相同，其中的阳极已被浇铸的砂浆包围。
发明的详细描述
除了可以使用铝、镉、或镁以外，阳极最好是锌。涉及的这些金属包括含这些金属的合金。
最好，通过使阳极成为块的形式来提供连接器和阳极之间的电接触，其中围绕细长连接器的一部分长度已经浇铸成(所谓的浇铸，意指使液态金属固化成块)所说的块。按另一种方式，通过让细长连接器缠绕在阳极周围，或者通过将连接器焊接到或按类似方式固定到阳极上，都可提供电接触。
细长连接器按传统方式是金属线的形式，当然，还可以使用其它的细长形式。金属线按常规方式可以是钢，最好是低碳钢。
优选地，金属线和钢筋一样惰性，或者比钢筋更惰性。
连接器可以包括多根在其一部分长度上扭曲在一起的金属线，阳极可以围绕扭曲的部分浇铸成。所说的术语扭曲的，我们意指包括折叠、或弯曲、或卷曲。扭曲部分的目的是增加金属线与浇铸的阳极形成界面的表面积，借此可改善电接触。金属线可以在它们的两端之间的中间的部位(例如，靠近它们的长度的中点)扭曲在一起，从而使金属线和长度可以在浇铸的阳极的两侧延伸。
专利申请No WO94/29496(欧洲专利申请No0707667)描述了一种阴极保护方法，其中，为了维持在持续不断的时期的阴极保护，阳极被包含高pH的电解质的材料包围。为了避免阳极钝化，建议在锌阳极的情况下的pH至少约为14。
在此专利中描述的适宜材料是水泥砂浆，水泥砂浆可以围绕阳极进行浇铸以形成一个单元。砂浆是水泥砂浆，这并不重要，但这种水泥砂浆是更容易得到的。可以从本身具有高碱含量的水泥制备砂浆，或者将附加的碱添加到砂浆中，例如，氢氧化钠或氢氧化锂，后者是优选的。
本发明的阳极和连接器组件可以有多孔材料，例如围绕阳极浇铸的水泥砂浆。所谓的浇铸，意指从液体的或半液体的砂浆形成一种固体块。这种浇铸最好在模具中进行。多孔材料是最好包含如欧洲专利申请No0707667中描述的高pH值的电解质的多孔材料，即，这种多孔材料包含一种电解质溶液，这种电解质溶液的pH值足够地高，因而当将阳极和钢加强件电连接时，能够维持阳极的腐蚀，避免在阳极上形成钝化膜。在水泥砂浆的情况下，电解质溶液是孔隙溶液。
砂浆的碱含量最好等效于至少1％氢氧化锂，所说的百分数是基于用来制造砂浆的成分的干重计算的。氢氧化钠的等效量是2％(重量)。按常规，氢氧化锂的数量大于2％，或氢氧化钠的等效量为4％。
氢氧化锂是优选的碱，因为锂离子在混凝土中可以提供抗碱性硅石(或碱聚集体)反应的保护。但还可以使用碱的混合物，如氢氧化锂和氢氧化钠的混合物。
阳极、多孔材料(如砂浆)、和浇铸，还可以如欧洲专利申请No0707667中描述的那样。
按本发明的另一个方面，提供一种安装牺牲阳极以保护钢筋混凝土中的加强件的方法，该方法包如下的步骤(a)和(b)，顺序不限：
(a)在细长连接器和阳极之间进行电连接，和
(b)围绕钢加强件缠绕细长连接器，实现与钢加强件的电接触。
步骤(a)可以包括围绕细长连接器长度的一部分浇铸阳极。
在步骤(b)之前或之后，可以进行另一个步骤(c)，该步骤(c)包括围绕阳极浇铸包含电解质溶液的多孔材料，电解质溶液的pH值足够地高，以便能够产生阳极的腐蚀，并避免形成钝化膜。
在电解质溶液的pH值按期望至少约为14的情况下，阳极优选的是锌。当阳极是另外的金属如铝时，pH值可能较低，例如至少为13.3或13.5。
pH值可以通过测量羟基离子浓度并且利用下述方程确定：
pH＝14+log(OH-)  (按照Sorensen)
本发明可应用到新的钢筋混凝土结构，其中的阳极组件借助于连接器和围绕阳极浇铸的高pH值的多孔材料例如砂浆连接到加强件。
本发明还可以应用到已有的混凝土结构的保护，按此方法，在混凝土中钻一个孔，并且(1)将阳极插入孔中，(2)将连接器连接到加强件上，和(3)围绕阳极浇铸高pH值材料。步骤(1)、(2)、(3)的顺序不限。
现在参照附图1，金属线是一种16SWG(标准线号)低碳钢线，将两条这样的线在其标号6处的长度部分扭曲在一起。扭曲部分6的长度一般从约38-42mm。从扭曲部分6伸出4条分支线2、4、8、10。分支线2、4、8、10的长度一般从约148-152mm，每条分支线的端部形成环12、13、14、15。每条分支线都绕加强件缠绕。通常，绕加强件缠绕完整的1圈或两圈就足以产生满意的电接触。环的直径一般从9-11mm。这些环的作用是便于使用封闭土豆之类的纸袋的这种类型的工具。一种合适的工具是弹簧加载的棘轮扭曲机，称之为Stanley捆扎机，可以从Direct Wire Ties Limited得到。借助于工具，将已经围绕钢筋混凝土中钢加强件(未示出)缠绕的分支线扭结在一起。这样作的效果是将线紧固到加强件的周围。
在图2中，围绕扭曲的线浇铸大约40mm直径和大约7mm厚的圆柱形锌块20。在这个图中，为了表示金属线，省去了圆柱形锌块20的中央部分。块20的上和下边缘已经倒角，以防止破裂。
首先在线的长度的中间部分附近将线扭曲在一起，然后将这个扭曲的部分放在一个陶瓷浇铸模具中，从而制成图2所示的组件。然后，将熔融的锌倒入模具中。产品固化后，将其从模具中取出。分支线2、4、8、10在阳极的两侧延伸，并且如果期望，可使阳极连接到数目大于1的加强件上。
在图3中，在图2所示的锌的周围已经浇铸了砂浆块24，围绕锌的整个厚度为10mm。
图3中所示的组件是通过在预先形成真空的塑料模具中定位图2所示的的组件从而将锌定位在模具的中央而制成的。通过混合卜特兰(Portland)水泥粉末(按重量计，基于水泥粉末的重量，含2％附加的氢氧化锂，)与水并将其倒入模具中，制备出包含pH值大于14的孔隙溶液的高pH值水泥砂浆。将其硬化4个小时，然后从模具中取出，得到图3所示的产品。

Claims (15)

1、一种用于钢筋混凝土内钢筋加强件的阴极保护的组件，所说组件包括：
(1)金属阳极，它具有比钢筋更负的电极电位，并且与钢筋电接触
(2)细长的电连接器，它由有延性的金属制成，能够围绕要保护的钢加强件缠绕。
2、权利要求1的组件，其特征在于：细长连接器是金属线的形式。
3、权利要求1的组件，其特征在于：阳极是围绕细长连接器的长度的一部分浇铸的块状形式。
4、权利要求3的组件，其特征在于：细长连接器包括多条在其一部分长度上扭曲在一起的金属线，围绕这个扭曲部分浇铸阳极。
5、权利要求4的组件，其特征在于：金属线在它们的两端的中间部分的位置扭曲在一起，以使金属线可以沿浇铸的阳极的两侧延伸。
6、权利要求1的组件，其特征在于：阳极封闭在围绕阳极浇铸的多孔材料中，多孔材料包含一种电解质溶液，该电解质溶液的pH值足够高，以致于当阳极电连接到加强件上时，可以发生阳极的腐蚀，并可防止在阳极上形成钝化膜。
7、权利要求6的组件，其特征在于：阳极由锌制成，多孔材料是包含pH值至少约为14的电解质溶液的水泥砂浆。
8、权利要求1的组件，其特征在于：通过围绕加强件缠绕细长连接器，将组件连接到加强件上。
9、一种制造用于钢筋混凝土内钢筋加强件的阴极保护的组件的方法，所说组件包括：金属阳极，该阳极具有比钢筋更负的电极电位，并且与细长的电连接器电接触，该电连接器由有延性的金属制成，并能够围绕要保护的钢加强件缠绕，所说方法包括：
在模具内以液态金属浇铸阳极，从而围绕细长电连接器的部分长度形成金属块。
10、权利要求9的方法，它进一步包括如下步骤：从一种液态或半液态混合物围绕多孔材料的阳极形成固体块，所说的多孔材料包含一种电解质溶液，该电解质溶液的pH值足够高，以致于当连接到钢加强件上时，可以产生阳极腐蚀，并且可以防止形成钝化膜。
11、一种安装牺牲阳极以保护钢筋混凝土中的钢加强件的方法，该方法包如下的步骤(a)和(b)，顺序不限：
(a)在细长连接器和牺牲阳极之间进行电连接，细长连接器由能够围绕加强件缠绕的有延性的金属制成，和
(b)围绕钢加强件缠绕细长连接器，实现细长连接器和钢加强件之间的电接触。
12、权利要求11的方法，其特征在于步骤(a)可以包括；在模具中以液态金属围绕细长连接器长度的一部分浇铸阳极，从而形成一个金属块。
13、权利要求12的方法，其特征在于：在步骤(b)之前或之后，可以进行另一个步骤(c)：围绕阳极浇铸包含一种电解质溶液的多孔材料，该电解质溶液的pH值足够地高，以便能够产生阳极的腐蚀，并避免形成钝化膜。
14、权利要求13的方法，其特征在于：阳极是锌，电解质溶液的pH值至少约为14。
15、权利要求11的方法，其特征在于：为了紧固加强件周围的金属线，该方法进一步包括：使用棘轮扭曲机将柔性的细长连接器的端部扭曲在一起。
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