[發明專利]一種基于電場作用的基樁防腐系統

在審

• 申請號: 201810937903.0
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN108914981A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 張豫川;馬超;朱克文;高飛;楊琴;呂國順;趙野
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: E02D31/06
• 分類號: E02D31/06;C23F15/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 陳麗艷

本發明公開了一種基于電場作用的基樁防腐系統，包括基樁樁體，所述基樁樁體的外圍圓周一定距離處等間距埋設有數根導電體，基樁樁體內設有導電層，導電體的外表面包裹有絕緣防水層；所述基樁防腐系統設置有外加交流電源，該外加交流電源的輸出負極通過導線與樁體內的導電層相連，其輸出正極通過導線依次與導電體相連，使基樁樁體與外圍導電體之間形成電場。通過分析找出造成基樁腐蝕的根本因素，即帶負電荷離子的侵蝕，利用帶電離子在電場中受到電場力作用而發生移動的原理，對基樁施以外加電壓，使其在基樁周圍一定范圍內形成電場，促使土壤中對基樁有腐蝕作用的帶負電的離子遠離樁體，從根本上實現基樁整體防腐的目的。

技術領域

本發明屬于建筑工程技術領域，涉及一種基樁防腐技術，具體指一種基于電場作用的基樁防腐系統。

背景技術

樁基礎是我國建設工程中最常用的基礎形式，每年有數百萬根樁基礎被沉入各種地基中，其中不少地基土具有腐蝕性。腐蝕嚴重影響著樁基礎的使用壽命，由于其入土深度大，直徑小，較其他建筑結構受腐蝕性影響會更大，一旦基樁受到土壤中的cl^-、等酸根離子的侵蝕，很難進行維修，且維修成本高昂；因而基樁的抗腐蝕性越來越受到重視，特別是長線路輸變電工程。一般高壓輸電線路每隔二三百米就要建設一座輸電塔，輸電塔跨越的地形地貌極其復雜，一些輸電塔免不了要建在含有cl^-、等酸根離子的土壤中，研究如何預防、降低基樁的防腐蝕性具有重要的工程意義。基樁的腐蝕主要源于以下三種原因：(1)被混凝土包裹的鋼筋表面會產生鈍化膜，而土壤中的cl^-離子、離子會破壞這層鈍化膜，在鋼筋表面生成Fe₂O₃·nH₂O晶體，這種晶體和還未發生銹蝕的鋼筋在潮濕的環境中會形成腐蝕電池，進一步加速腐蝕速率；此外，被銹蝕的鋼筋體積會擴大，使得混凝土與鋼筋之間的連接發生松動，從而大大減弱了混凝土對鋼筋的保護。而在腐蝕性酸根離子中，氯鹽是使鋼筋混凝土結構中的鋼筋發生破壞最主要原因。(2)在潮濕的環境中，土壤中的硫酸鹽會電離出該離子會與混凝土中的堿性物質發生酸堿中和反應，對混凝土產生腐蝕作用。(3)空氣中的CO₂進入土壤中，部分會溶于土壤中的水而產生碳酸，這種弱酸也會對混凝土有一定的腐蝕作用。基于上述原因可知，埋于地下的鋼筋混凝土基樁的防腐主要針對這些酸根離子而采取措施。

隨著技術的不斷發展，目前關于混凝土結構基樁的防腐施工技術主要有以下幾類：(1)刷涂料法，具體就是在樁的外表面涂刷一層保護涂料，用以隔斷土壤中對樁有危害的介質與樁發生接觸。此種方法施工簡單、成本低，但僅能用于預制樁防腐；由于需要先在預制樁上涂刷保護涂料，再進行沉樁，沉樁過程中涂層受到土層的摩擦作用，極有可能發生破裂，造成防腐層失效。(2)布袋法，采用防腐布袋隔絕樁與腐蝕性土的接觸，但此方法施工工藝比較復雜，施工過程對布袋有破損的可能，且布袋多為土工合成材料，使用成本較高，且易老化使用壽命短。(3)電化學防腐法，根據電化學腐蝕原理，依靠外部電流的流入改變金屬的電位，從而降低金屬腐蝕速率的一種材料保護技術。具體做法是把樁體內的鋼筋作為陰極，硅鐵材料作為陽極固定在混凝土構造物的表面，其上覆蓋一層導電瀝青或導電混凝土，將直流電源的負極與陰極相連，正極與陽極相連從而形成“腐蝕電池”回路。電化學防腐方法原理簡單，較為實用，不足在于電化學防腐法是使內部鋼筋成為腐蝕電池中的陰極，是一種金屬防腐方法，只能保護樁體內的鋼筋，無法實現混凝土防腐；且不便于施工，尤其是導電瀝青和導電混凝土的涂刷較復雜，難以實現全面有效的防腐性能。

基于現有混凝土基樁防腐方法的不足，綜合考慮防腐性能及成本，深入研究并設計出新的防腐措施，將會給建筑工程帶來新的發展方向和經濟前景。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種基于電場作用的基樁防腐系統，通過對基樁施以外加電壓，在基樁周圍一定范圍內形成電場，利用帶電離子受電場力作用發生移動，促使土壤中對基樁有腐蝕作用的帶負電的離子遠離樁體，從根本上實現基樁整體防腐的目的。

本發明通過以下技術方案來實現：