用于钢筋混凝土的电化学处理的电极和方法技术

一种电化学电极，包含一多孔的低价氧化钛管，并含有一个用于连接电源的触点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电化学方法和由此产生的一种电极。本专利技术能被应用于一系列用途。特别在增强混凝土的处理方面特别有效。这种混凝土包含一种在凝固混凝土体中的钢筋增强框架。其他用途将在下面描述。已知将这种框架连接到一直流电源上，使用足够的电压维持金属在耐腐蚀状态，以避免或处理腐蚀。通常，这种技术利用一个散布的阳极系统如金属网，或导电涂层如油漆和专业喷浆和溅射的材料。然而有一些地方用这种方法处理不到而建议使用“单个的”或“点”阳极。在市场上已经有两种基本类型的点阳极，最通常的是一种镀铂的钛棒。另一种通常是象形钛网或钛金属管或板，用一种合适的或混合的金属氧化物基的材料催化。然而，镀铂钛棒不能被单独使用，因为在需要的电流速率的情况下(由附近钢筋的密度控制)，在阳极表面的电流密度会非常高，产生远高于它能够扩散掉(并最终被在阴极增强钢筋上产生的碱所中和)的酸。因此混凝土将会由于在阳极附近产生的酸的腐蚀而被破坏掉。美国国家腐蚀工程协会(US National Association of Corrosion Engineers)有一个准则，指出为避免这种现象，混凝土面积上的电流密度不应大于100mA/m2。棒通常被放入一个比其他情况下所需要的大的多的孔(一般是直径12mm)，并且孔隙用碳基导电糊添满以增加表面积，从而减小在混凝土表面的电流密度。然而从费用方面考虑，他们仍趋向于在超出NACE准则下运行。在电流密度高于0.3mA.cm长度(大约是800mA/m2)，碳填料由于阳极氧化形成CO2而被消耗掉。结果在碳和混凝土之间的接触消失，驱动保护电流的电压升高，往往超过整流器的速率。尽管除此之外，其他机理也可能同时发生。高的电流产生气体，通常是氧气，其中带有微量氯和由在阳极表面的碳质糊状物氧化而形成的二氧化碳，它们很难逃逸，形成气泡进一步降低了在混凝土表面的接触。(已知在很高的电流密度下(大约15A.m2)，阳极在被供电数小时之内产生“气塞”)。通常，因为注意到专业的导电碳质浆料的需要，棒被限定在该表面附近的阳极。经常有深埋在结构内的钢件来辅助附近的局部阳极。本专利技术的一个目的是提供一种更便捷和有优势的点电极用于增强混凝土的处理和其他电化学应用。在本专利技术的一个方面，提供了一种用于增强混凝土等的电化学处理的电化学电极，这种电极包含一个含有一个具有外表面和内表面的多孔材料的间隔层，一个供电导体，用于和内表面和输电电流供源保持电接触。间隔层可以是任何适合的三维形状，通常是圆柱形或球形。因为导体的连接件被连接到间隔层的内表面，避免了阳极腐蚀。外表面将是耐蚀性的。间隔层优选的形状是使电极成管状，即，在两端开口形成气体流通通道或管道。间隔层是多孔的，可以用做气体进入通道的进口。孔隙率的选择应使任何以后涂布的浆料或回填不会明显阻碍气体通道。间隔层优选是由多孔的低价氧化钛形成。优选低价氧化钛具有的分子式为TiOx，其中x在1.55到1.95之间。正如下面指明的那样，也可以使用其他多孔材料，并且这种电极装配可以用于其他电化学过程。优选导体要延伸通过电极内的一个孔，例如，通过通常是圆柱形的端盖。最优选有一个套管延伸到圆柱体的每一端以运载从电极表面释放出来的气体。在另一方面，本专利技术提供了一种用于增强混凝土等的电化学处理的方法，这种方法包含外露钢筋，在钢筋所选择部分的附近放置一个电极，该电极包含一个由多孔材料形成的具有一个外表面和一个内表面的间隔层，并且连接该间隔层的内表面到输电电流供源。间隔层的内表面优选连接到与输电电流连接的输电导体上。这种方法优选包括将导体横贯电极，并通过一个套管延伸到电极的每一端之外。在混凝土中钻的孔优选尺寸与电极相同(因为没有必要通过包括导电糊的体积来增大表面积)。本专利技术电极的优点是它提供了一种有效但简单的与任何管状阳极相连接的方法。由于是管状的，在管中的法拉第电场影响不大，因此没有对管中金属进行阳极腐蚀的驱动力。在管中的金属因此可以只在考虑化学腐蚀的情况下选择。按照本专利技术详细的电极设计在本领域是非常简单和易于制造的。在一个实施方案中所有需要的是一个点焊机和一个插入工具。就用于阴极保护的阳极来说，这意味着电极可以在与孔和钢筋的实际排列相比较后进行现场定位。因为不需要特殊的导电浆料，而且通过阳极反应产生的气体可以很容易地从阳极表面排除掉，电极可以放置到孔的深处并且用一种常规的可用泵抽的浆料回填，而不需更换，特别是在含有高含量的碱或用于混凝土的其他反应物的情况下。连接系统也意味着多于一个的电极可以被结合到电流导体上，如一个馈线，能使电流在孔的不同深度下分布。这具有确保使阴极电流密度不会太高而引起钢筋棒氢脆的优点。其他选择是电极的环形干线(ring-mains)和水平直线(strings)嵌入了平板(slabs)和下部(soffits)的管道等；这样的直线和环形干线对于保护诸如地下管线或储存容器等方面也是有用的。这样的电极装配对于其他电化学技术如现场补救等也是有用的。然而最明显的优点是通过提供一个合适的套管，阳极气体可以被安全地沿着馈线线路导引除去，减少了由于这种原因、特别是在高的电流密度下而产生的电接触降低的可能性。这种装置不仅适用于低价氧化钛，而且它的组件可能适用于任何圆柱形或球形的多孔结构(如钛金属泡沫一含有一种电催化剂)。圆柱体可以制成一系列尺寸以适当地调节电流密度。这样通过简单地调节电流密度，在没有碳质回填料的消耗，排除气体生成物的能力，安装碱性浆料的能力(这后三项显示出承受更高电流密度的能力)以及阳极安置的灵活性方面，本专利技术特别有用。本专利技术的其他优点是1．在管内的内部连接消除了连接体的阳极腐蚀；2．安装简单和设计灵活；3．提供了用于排除气体的设施；以及4．连接的简单性便于多个阳极在一条直线上。为了更好地理解本专利技术，现在将根据实施例参照附图描述本专利技术，其由附图说明图1是通过本专利技术的一个阳极的纵剖面图；和图2是从阳极一端的视图；图3是通过本专利技术的另一个阳极的纵剖面图；和图4是一个按照本专利技术方法处理的混凝土体的横截面图。阳极包含一个圆柱体1，此圆柱体具有一个由多孔材料形成的间隔层，通常是具有分子式为TiOx的低价氧化钛，其中x在1.55到1.95之间。(这种材料可以按照本公司专利中的任何生产工序制造，如EP-A-0047595和EP-A-0478152，如果多加注意，则产生孔隙)。圆柱体含有端盖2，端盖含有通孔3。圆柱体1还含有一个连接体4，由硅橡胶等制成，其上有一个孔5，并且承载一个通常为钛金属的长条6并将其压到圆柱体1的内表面上。长条通常通过点焊连接到馈线7上，延伸通过圆柱体并被连接到电流源(未示出)。馈线被套在套管8内，套管通常是塑料材质，伸到圆柱体之外。一个这样的圆柱体可以被连接到另一个圆柱体上，这样一个阶梯形的阳极就形成了(见图4)，每个阳极被连接到钢筋的不同部分。两端塞子和连接体的排列可以按照图3中的实施方案所示的那样变化。在一个阶梯形装配中，最末端的单个阳极上的一个端盖可以用一个没有通孔的盖子替代。在使用和图4中所示的那样，在混凝土C中钻有一个孔H，未示出，到达要被保护的钢筋R上，孔的直径仅比电极圆柱体的直径稍大一些。孔的深度由混凝土结构中钢筋棒的几何形状决定。通过将端盖放入适当位置将电极装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强混凝土等电处理的电化学电极，这种电极包含一个含有一个具有外表面和内表面的多孔材料的间隔层，一个供电导体，用于和内表面和输电电流供源的电接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得查尔斯斯蒂尔海菲尔德，安德鲁希尔，
申请(专利权)人：阿特拉沃达有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]