用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法制造方法及图纸

一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，由桩体和下桩头构成混凝土管桩，设置有牺牲阳极，牺牲阳极的一端通过焊接固定连接在下桩头的端头板上，牺牲阳极的另一端伸入桩体内。牺牲阳极的选择方法：根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；选择牺牲阳极的材料；确定牺牲阳极的具体形状和具体数量；根据被保护的混凝土管桩的形状选择牺牲阳极的安装部位，进行安装。本发明专利技术用层次分析法综合多种评价指标，结合制定的评分规则，使用牺牲阳极法对盐碱地区地基混凝土管桩进行有效的防腐蚀保护。设计合理、可操作性强，为地基混凝土管桩防腐保护提供了很好的方法和手段。供了很好的方法和手段。供了很好的方法和手段。

【技术实现步骤摘要】
用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种盐碱地区地基混凝土管桩的保护装置。特别是涉及一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法。

技术介绍

[0002]预应力混凝土管桩因综合造价低、施工速度快、施工质量容易控制、对环境影响小，性价比高，成了许多工程的首选桩型。目前除在内陆土壤条件正常的区域大量使用外，在沿海地区(如山东、福建、浙江、上海等地)、内陆的盐碱地区(如内蒙古的东部)及其它腐蚀性环境中都有广泛的使用。在高氯化物环境下，由于氯离子的渗透性强，可以穿透混凝土的护层，到达混凝土中钢的表面，造成腐蚀破坏；有时混凝土护层存在有裂缝，腐蚀性介质可直接到达镶嵌在混凝土中钢的表面，引起腐蚀。目前，对钢筋混凝土管桩防腐工作，国内颁布了一系列的规范，这些规范对环境类别及作用因素划分很全面，但却未考虑到各个地方特有的环境因素，以及不同的钢筋混凝土结构的用途。由此导致现阶段管桩防腐工作比较混乱，如：有的工程处在中度及以上腐蚀环境，管桩不做防腐蚀处理，依旧采用普通管桩；有的只做外表面防腐涂层，桩身混凝土不满足规范要求；有的外表面涂层养护时间不够，打桩施工中将保护层破坏；有的管桩端头垫板不作加厚处理等等。
[0003]从系统工程的角度，施加阴极保护是对强腐蚀环境下混凝土管桩保护的主要手段。首先根据地基混凝土管桩所在土壤环境，评价土壤腐蚀性，由被保护的混凝土管桩金属材质及各种阳极材料的特性，选择牺牲阳极的材料，确定所需牺牲阳极的具体数量和安装位置，进行安装。但是，现有的技术中尚无相关描述。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种能够根据不同土壤腐蚀等级制作地基混凝土管桩保护装置的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，包括由桩体和下桩头构成的混凝土管桩，其中，所述的下桩头是由连接件和固定设置在所述连接件上端的端头板构成，还设置有牺牲阳极，所述牺牲阳极的一端通过焊接固定连接在所述下桩头的端头板上，所述牺牲阳极的另一端伸入所述桩体内。
[0006]一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置中牺牲阳极的选择方法，包括如下步骤：
[0007]1)根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；所述的影响土壤电阻率的五个影响因素分别为：土壤盐含量、土壤湿度、土壤孔隙度、土壤PH值和土壤温度；
[0008]2)根据被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位、混凝土管桩所在地区土壤电阻率及不同牺牲阳极材料的特性，选择牺牲阳极的材料；
[0009]3)根据被保护的混凝土管桩的形状、混凝土管桩金属材质、混凝土管桩焊接金属材质、混凝土管桩所在地区土壤电阻率、牺牲阳极保护装置设计寿命，确定牺牲阳极的具体形状和具体数量；
[0010]4)根据被保护的混凝土管桩的形状选择牺牲阳极的安装部位，进行安装。
[0011]本专利技术的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法，是根据地基混凝土管桩的防腐蚀问题，利用大量的施工数据，结合实际经验，针对影响土壤环境的限定因素制定了评分规则，确定土壤腐蚀等级，利用层次分析法对牺牲阳极材料各因素进行打分，选择适合的牺牲阳极材料。根据被保护混凝土管桩的形状、混凝土管桩金属材质、混凝土管桩焊接金属材质、地桩所在地区土壤电阻率、牺牲阳极保护装置设计寿命，确定牺牲阳极的具体形状，需要牺牲阳极的具体数量并选择合适的安装位置进行安装。该方法设计合理、可操作性强，为地基混凝土管桩防腐保护提供了很好的方法和手段。本专利技术用层次分析法能够综合多种评价指标，结合制定的评分规则，使用牺牲阳极法对盐碱地区地基混凝土管桩进行有效的防腐蚀保护。具有以下优点：
[0012]1.通过分析土壤环境的影响因素，利用层次分析法确定每个因素的权重并进行评分，确定土壤腐蚀等级，根据综合评价得分选择合适的牺牲阳极材料，该方法简洁合理，使用方便。
[0013]2.本方法可用于盐碱地区地基混凝土管桩在设计、制造阶段进行腐蚀管控，可以使盐碱地区地基混凝土管桩在生命初始阶段就打好牢固的基础，并为运行阶段的腐蚀管控提供强有力的支撑。
[0014]3.地基混凝土管桩牺牲阳极保护装置及方法将防腐关口前移，即突出了管理重点，又做到了设计、制造、运行阶段全覆盖管控，合理配置了管理资源。
附图说明
[0015]图1是本专利技术牺牲阳极保护装置组装示意图，图中：
[0016]1：桩体
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2：牺牲阳极
[0017]3：下桩头
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3.1：连接件
[0018]3.2：端头板；
[0019]图2是本专利技术用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置中牺牲阳极选择方法的流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例和附图对本专利技术的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法做出详细说明。
[0021]本专利技术的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置及方法，是根据地基混凝土管桩的防腐蚀问题，利用大量的施工数据，结合实际经验，针对影响土壤环境的限定因素制定了打分规则，确定土壤腐蚀等级，利用层次分析法对牺牲阳极材料各因素进行打分，选择适合的牺牲阳极材料。根据被保护混凝土管桩的形状、混凝土管桩金属材质、混凝土管桩焊接金属材质、混凝土管桩所在地区土壤电阻率、牺牲阳极保护装置设计寿命，确定牺牲阳极的具体形状，牺牲阳极的具体数量并选择合适的安装位置进行安装。
[0022]如图1所示专利技术的，本专利技术的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，包括由桩体1和下桩头3构成的混凝土管桩，其中，所述的下桩头3是由连接件3.1和固定设置在所述连接件3.1上端的端头板3.2构成，还设置有牺牲阳极2，所述牺牲阳极2的一端通过焊接固定连接在所述下桩头3的端头板3.2上，所述牺牲阳极2的另一端伸入所述桩体1内。
[0023]如图2所示，本专利技术的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置中牺牲阳极的选择方法，包括如下步骤：
[0024]1)根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；
[0025]土壤环境中地基混凝土管桩的腐蚀属电化学腐蚀范畴，土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标，用作判断土壤腐蚀性的基本参数。影响土壤电阻率的五个影响因素，分别为：土壤盐含量、土壤湿度(含水量)、土壤孔隙度(松紧度)、土壤PH值(酸碱度)和土壤温度；
[0026](1)应用层次分析法确定出影响土壤电阻率的五个影响因素的权重，分别为：
[0027]土壤盐含量等级权重b1为0.26；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，包括由桩体(1)和下桩头(3)构成的混凝土管桩，其特征在于，其中，所述的下桩头(3)是由连接件(3.1)和固定设置在所述连接件(3.1)上端的端头板(3.2)构成，还设置有牺牲阳极(2)，所述牺牲阳极(2)的一端通过焊接固定连接在所述下桩头(3)的端头板(3.2)上，所述牺牲阳极(2)的另一端伸入所述桩体(1)内。2.一种权利要求1所述的用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置中牺牲阳极的选择方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；所述的影响土壤电阻率的五个影响因素分别为：土壤盐含量、土壤湿度、土壤孔隙度、土壤PH值和土壤温度；2)根据被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位、混凝土管桩所在地区土壤电阻率及不同牺牲阳极材料的特性，选择牺牲阳极的材料；3)根据被保护的混凝土管桩的形状、混凝土管桩金属材质、混凝土管桩焊接金属材质、混凝土管桩所在地区土壤电阻率、牺牲阳极保护装置设计寿命，确定牺牲阳极的具体形状和具体数量；4)根据被保护的混凝土管桩的形状选择牺牲阳极的安装部位，进行安装。3.根据权利要求2所述的牺牲阳极的选择方法，其特征在于，步骤1)所述的评价土壤腐蚀性，确定土壤等级，包括：(1)应用层次分析法确定出影响土壤电阻率的五个影响因素的权重，分别为：土壤盐含量等级权重b1为0.26；土壤湿度等级权重b2为0.21；土壤孔隙度等级权重b3为0.08；土壤PH值等级权重b4为0.3；土壤温度等级权重b5为0.15；(2)确定影响土壤电阻率每个因素的评分标准(2.1)土壤盐含量评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤盐含量大于等于100mmol/kg，为1分；土壤盐含量大于等于30mmol/kg且小于100mmol/kg，为2分；土壤盐含量大于等于10mmol/kg且小于30mmol/kg，为3分；土壤盐含量大于等于3mmol/kg且小于10mmol/kg，为4分；土壤盐含量小于3mmol/kg，为5分；(2.2)土壤湿度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤湿度大于等于80％，为1分；土壤湿度大于等于50％且小于80％，为2分；土壤湿度大于等于20％且小于50％，为3分；土壤湿度大于等于10％且小于20％，为4分；土壤湿度小于10％，为5分；(2.3)土壤孔隙度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤孔隙度小于等于30％，为1分；
土壤孔隙度大于30％且小于等于40％，为2分；土壤孔隙度大于40％且小于等于50％，为3分；土壤孔隙度大于50％且小于等于60％，为4分；土壤孔隙度大于60％，为5分；(2.4)土壤PH值评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤PH值小于等于4，为1分；土壤PH值大于4且小于等于5.5，为2分；土壤PH值大于5.5且小于等于7.5，为3分；土壤PH值大于7.5且小于等于8.5，为4分；土壤PH值大于8.5，为5分；(2.5)土壤温度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤温度大于等于30℃，为1分；土壤温度大于等于20℃且小于30℃，为2分；土壤温度大于等于15℃且小于20℃，为3分；土壤温度大于等于10℃且小于15℃，为4分；土壤温度小于10℃，为5分；(3)计算土壤电阻率修正系数，确定土壤腐蚀等级土壤电阻率修正系数K综合计算公式如下：K＝b1×
土壤盐含量评分分值+b2×
土壤湿度评分分值+b3×
土壤孔隙度评分分值+b4×
土壤PH值评分分值+b5×
土壤温度评分分值；土壤电阻率修正系数K大于等于1且小于2.2时，土壤腐蚀性极强，发生局部腐蚀或点蚀的概率极强，均匀腐蚀的概率中等，土壤等级为Ⅳ级；土壤电阻率修正系数K大于等于2.2且小于3.2时，土壤腐蚀性较强，发生局部腐蚀或点蚀的概率中等，均匀腐蚀的概率轻微，土壤等级为Ⅲ级；土壤电阻率修正系数K大于等于3.2且小于4.2时，土壤腐蚀性较弱，发生局部腐蚀或点蚀的概率轻微，均匀腐蚀的概率极轻微，土壤等级为Ⅱ级；土壤电阻率修正系数K大于等于4.2且小于等于5时，土壤腐蚀性极弱，发生局部腐蚀或点蚀的概率极轻微，均匀腐蚀的概率极轻微，土壤等级为Ⅰ级。4.根据权利要求2所述的牺牲阳极的选择方法，其特征在于，步骤2)包括：(1)确定选择牺牲阳极材料的三个因素的因素权重向量，并对三个因素进行评分选择牺牲阳极材料的三个因素为：土壤的电阻率、被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位和牺牲阳极材料的开路电位；(1.1)应用层次分析法得到选择牺牲阳极材料每个因素权重，分别为：土壤的电阻率等级权重h1为0.528；被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位等级权重h2为0.332；牺牲阳极材料的开路电位等级权重h3为0.140；三个因素的等级权重形成权重向量H：
(1.2)对选择牺牲阳极材料的三个因素进行等级划分，每个因素分为3个等级，对每个因素分别进行评分：土壤的电阻率等级评分：土壤的电阻率大于等于1Ω
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m，小于等于5Ω
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m，评分为1；土壤的电阻率大于5Ω
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m，小于等于8Ω
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m，评分为2；土壤的电阻率大于8Ω
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m，小于等于10Ω
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈堃，刘景明，张中洋，姚连仲，李洪涛，刘春辉，杨维，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：