一种基于电场作用的基桩防腐系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电场作用的基桩防腐系统，包括基桩桩体，所述基桩桩体的外围圆周一定距离处等间距埋设有数根导电体，基桩桩体内设有导电层，导电体的外表面包裹有绝缘防水层；所述基桩防腐系统设置有外加交流电源，该外加交流电源的输出负极通过导线与桩体内的导电层相连，其输出正极通过导线依次与导电体相连，使基桩桩体与外围导电体之间形成电场。通过分析找出造成基桩腐蚀的根本因素，即带负电荷离子的侵蚀，利用带电离子在电场中受到电场力作用而发生移动的原理，对基桩施以外加电压，使其在基桩周围一定范围内形成电场，促使土壤中对基桩有腐蚀作用的带负电的离子远离桩体，从根本上实现基桩整体防腐的目的。

A Pile Anti-corrosion System Based on Electric Field

The invention discloses a foundation pile anti-corrosion system based on electric field action, which comprises a foundation pile body. Several conductive substances are buried at a certain distance in the outer circle of the foundation pile body, conductive layer is arranged in the inner part of the foundation pile body, and insulating waterproof layer is wrapped on the outer surface of the conductive substance; the foundation pile anti-corrosion system is provided with external AC. The output negative pole of the external AC power supply is connected with the conductive layer in the pile body through the conductor, and the output positive pole is connected with the conductive body in turn through the conductor, thus forming an electric field between the pile body and the peripheral conductive body. Through the analysis, the basic factors causing the corrosion of foundation piles are found out, i.e. the erosion of negative charged ions. By applying the principle that the charged ions are moved by the electric field force in the electric field, the applied voltage is applied to the foundation piles to form an electric field in a certain range around the foundation piles, and to promote the negative charged corrosion of the foundation piles in the soil. The ion is far away from the pile body, which fundamentally realizes the purpose of overall anti-corrosion of the pile.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电场作用的基桩防腐系统
本专利技术属于建筑工程
，涉及一种基桩防腐技术，具体指一种基于电场作用的基桩防腐系统。
技术介绍
桩基础是我国建设工程中最常用的基础形式，每年有数百万根桩基础被沉入各种地基中，其中不少地基土具有腐蚀性。腐蚀严重影响着桩基础的使用寿命，由于其入土深度大，直径小，较其他建筑结构受腐蚀性影响会更大，一旦基桩受到土壤中的cl-、等酸根离子的侵蚀，很难进行维修，且维修成本高昂；因而基桩的抗腐蚀性越来越受到重视，特别是长线路输变电工程。一般高压输电线路每隔二三百米就要建设一座输电塔，输电塔跨越的地形地貌极其复杂，一些输电塔免不了要建在含有cl-、等酸根离子的土壤中，研究如何预防、降低基桩的防腐蚀性具有重要的工程意义。基桩的腐蚀主要源于以下三种原因：(1)被混凝土包裹的钢筋表面会产生钝化膜，而土壤中的cl-离子、离子会破坏这层钝化膜，在钢筋表面生成Fe2O3·nH2O晶体，这种晶体和还未发生锈蚀的钢筋在潮湿的环境中会形成腐蚀电池，进一步加速腐蚀速率；此外，被锈蚀的钢筋体积会扩大，使得混凝土与钢筋之间的连接发生松动，从而大大减弱了混凝土对钢筋的保护。而在腐蚀性酸根离子中，氯盐是使钢筋混凝土结构中的钢筋发生破坏最主要原因。(2)在潮湿的环境中，土壤中的硫酸盐会电离出该离子会与混凝土中的碱性物质发生酸碱中和反应，对混凝土产生腐蚀作用。(3)空气中的CO2进入土壤中，部分会溶于土壤中的水而产生碳酸，这种弱酸也会对混凝土有一定的腐蚀作用。基于上述原因可知，埋于地下的钢筋混凝土基桩的防腐主要针对这些酸根离子而采取措施。随着技术的不断发展，目前关于混凝土结构基桩的防腐施工技术主要有以下几类：(1)刷涂料法，具体就是在桩的外表面涂刷一层保护涂料，用以隔断土壤中对桩有危害的介质与桩发生接触。此种方法施工简单、成本低，但仅能用于预制桩防腐；由于需要先在预制桩上涂刷保护涂料，再进行沉桩，沉桩过程中涂层受到土层的摩擦作用，极有可能发生破裂，造成防腐层失效。(2)布袋法，采用防腐布袋隔绝桩与腐蚀性土的接触，但此方法施工工艺比较复杂，施工过程对布袋有破损的可能，且布袋多为土工合成材料，使用成本较高，且易老化使用寿命短。(3)电化学防腐法，根据电化学腐蚀原理，依靠外部电流的流入改变金属的电位，从而降低金属腐蚀速率的一种材料保护技术。具体做法是把桩体内的钢筋作为阴极，硅铁材料作为阳极固定在混凝土构造物的表面，其上覆盖一层导电沥青或导电混凝土，将直流电源的负极与阴极相连，正极与阳极相连从而形成“腐蚀电池”回路。电化学防腐方法原理简单，较为实用，不足在于电化学防腐法是使内部钢筋成为腐蚀电池中的阴极，是一种金属防腐方法，只能保护桩体内的钢筋，无法实现混凝土防腐；且不便于施工，尤其是导电沥青和导电混凝土的涂刷较复杂，难以实现全面有效的防腐性能。基于现有混凝土基桩防腐方法的不足，综合考虑防腐性能及成本，深入研究并设计出新的防腐措施，将会给建筑工程带来新的发展方向和经济前景。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种基于电场作用的基桩防腐系统，通过对基桩施以外加电压，在基桩周围一定范围内形成电场，利用带电离子受电场力作用发生移动，促使土壤中对基桩有腐蚀作用的带负电的离子远离桩体，从根本上实现基桩整体防腐的目的。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于电场作用的基桩防腐系统，包括基桩桩体，所述基桩桩体的外围圆周一定距离处等间距埋设有数根导电体，基桩桩体内设有导电层，导电体的外表面包裹有绝缘防水层；所述基桩防腐系统设置有外加交流电源，该外加交流电源的输出负极通过导线与桩体内的导电层相连，其输出正极通过导线依次与导电体相连，使基桩桩体与外围导电体之间形成电场。优选地，所述基桩桩体与导电体之间的距离为60～80cm。优选地，所述外加交流电源的电压取安全电压，幅值为25～35V。优选地，所述外加交流电源与基桩桩体和导电体之间还设有调压器和整流桥；所述外加交流电源与调压器连接，调压器与整流桥连接，其中整流桥的输出负极与桩体内的导电层相连，整流桥的输出正极与导电体依次相连。优选地，所述基桩桩体内导电层与桩体外表面间的距离不小于50mm。优选地，所述导电体的埋设深度与基桩桩体的埋设深度或腐蚀性土层的厚度相同。优选地，所述导电体为铝合金金属棒，导电层为铝合金金属网。与传统基桩防腐设计相比，本专利技术的创新点及优势主要体现在以下几个方面：(1)本专利技术开辟了基桩防腐的新思路，通过分析找出造成基桩腐蚀的根本因素，即带负电荷离子的侵蚀，利用带电离子在电场中受到电场力作用而发生移动的原理，对基桩施以外加电压，使其在基桩周围一定范围内形成电场，促使土壤中对基桩有腐蚀作用的带负电的离子远离桩体，从根本上实现基桩整体防腐的目的；而传统基桩防腐措施要么是通过改良桩自身的抗腐蚀性能，要么是通过增设防腐层将腐蚀性土壤与桩体隔开，防腐措施被动，防腐层易失效；(2)本防腐系统施工成本低，施工技术要求低、可实施性强，不会对基桩本身的力学性能产生影响；而现有的一些防腐蚀方法需要对桩的施工工序做出调整，比如采用电化学原理的防腐蚀技术需要对桩的外表面做多次处理，无形中会使桩体自身的力学性能发生一定的改变；(3)本防腐系统易进行后期维护，能有效避免防腐效果受年限影响，传统防腐蚀措施大多是施工时一次性完工，后期如果防腐层出现老损或失效时很难进行维护；而本防腐系统的核心部件，即产生外加电场的器件没有设置在桩基础上，便于检修维护。附图说明图1为本专利技术基于电场作用的基桩防腐系统的结构示意图；图2为本专利技术具体实施方式中电场作用关系示意图；图3为本专利技术实施例一的结构示意图；图4为图3的局部示意图；图中：1-基桩桩体，2-导电体，3-导电层，4-外加交流电源，5-调压器，6-整流桥，7-导线，8-钢筋笼。具体实施方式下面将结合附图及实施例对本专利技术及其效果作进一步阐述。如图1所示，一种基于电场作用的基桩防腐系统，包括基桩桩体1，所述基桩桩体1的外围圆周一定距离处等间距埋设有数根导电体2，导电体2的埋设深度与基桩桩体1的埋设深度或腐蚀性土层的厚度相同；当基桩桩体1的埋设深度小于腐蚀性土层时，导电体2的埋设深度与基桩桩体1的埋设深度相同；而当基桩桩体1的埋设深度大于腐蚀性土层时，导电体2的埋设深度可与腐蚀性土层的厚度相同，实现防腐的同时，能够有效降低施工成本。所述基桩桩体1内设有导电层3，导电层3与基桩桩体1外表面间的距离不小于50mm，导电体2的外表面包裹有绝缘防水层。所述基桩防腐系统设置有外加交流电源4，外加交流电源4设置在基桩桩体1附近，该外加交流电源4的输出负极通过导线7与桩体内的导电层3相连，输出正极通过导线7依次与导电体2相连，使基桩桩体1与外围导电体2之间形成电场。其中，导电层3和导电体2可分别选用电流效率高，电流分布均匀，性能稳定的铝合金金属棒和铝合金金属网。进一步地，为了提高外加交流电源的稳定性和可调节性，外加交流电源4与基桩桩体1和导电体2之间还设有调压器5和整流桥6；具体地，外加交流电源4与调压器5连接，调压器5与整流桥6连接，其中整流桥6的输出负极与桩体内的导电层3相连，整流桥6的输出正极与导电体2依次相连。本方法是将物理学中的电场知识应用于土木工程的基桩保护中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电场作用的基桩防腐系统，包括基桩桩体，其特征在于：所述基桩桩体(1)的外围圆周一定距离处等间距埋设有数根导电体(2)，基桩桩体(1)内设有导电层(3)，导电体(2)的外表面包裹有绝缘防水层；所述基桩防腐系统设置有外加交流电源(4)，该外加交流电源(4)的输出负极通过导线(7)与桩体内的导电层(3)相连，其输出正极通过导线(7)依次与导电体(2)相连，使基桩桩体(1)与外围导电体(2)之间形成电场。

【技术特征摘要】
1.一种基于电场作用的基桩防腐系统，包括基桩桩体，其特征在于：所述基桩桩体(1)的外围圆周一定距离处等间距埋设有数根导电体(2)，基桩桩体(1)内设有导电层(3)，导电体(2)的外表面包裹有绝缘防水层；所述基桩防腐系统设置有外加交流电源(4)，该外加交流电源(4)的输出负极通过导线(7)与桩体内的导电层(3)相连，其输出正极通过导线(7)依次与导电体(2)相连，使基桩桩体(1)与外围导电体(2)之间形成电场。2.根据权利要求1所述的基于电场作用的基桩防腐系统，其特征在于：所述基桩桩体(1)与导电体(2)之间的距离为60～80cm。3.根据权利要求1所述的基于电场作用的基桩防腐系统，其特征在于：所述外加交流电源(4)的电压取安全电压，幅值为25～35V。4.根据权利要求1-3任一所述的基于电场作用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张豫川，马超，朱克文，高飞，杨琴，吕国顺，赵野，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62