【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢筋混凝土结构，尤其涉及一种分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件、制备方法及运维方法。
技术介绍
1、钢筋和混凝土，因其成本低廉、取材广泛、坚固耐用等特点，成为土木工程基础设施建造中使用最广泛、需求量最大的建筑材料，且需求量日益增加。但是，滨海地区的钢筋混凝土基础设施因其长期服役于高温高湿、高氯离子环境中，混凝土结构内部钢筋容易发生腐蚀，进而严重降低结构的服役性能，甚至会导致结构的破坏。因此，服役于滨海环境下的钢筋混凝土结构的耐久性一直是难以攻克的科学和技术难题。
2、现有多种方法可以应对混凝土中钢筋的腐蚀问题。1)提高混凝土的抗渗性或者在混凝土中添加阻锈剂，这类方法能较好地延缓钢筋的腐蚀，但是，混凝土结构带裂缝服役的情况较为普遍，裂缝是腐蚀介质渗透进入混凝土的潜在通道。2)使用耐腐蚀筋材，如不锈钢筋、涂层钢筋和纤维增强复合材料(fiberreinforced polymer，简称frp)筋。但是，不锈钢筋因成本高昂限制了其大规模应用；涂层钢筋的防腐涂层在运输、施工、服役阶段存在较大的破损风险，一旦涂层破损，会引发锈蚀进程更为严重的坑蚀；frp具有耐腐蚀、轻质高强、电化学性能稳定等优点，是滨海混凝土基础设施中普通钢筋的潜在替代品，但是frp线弹性、抗拉不抗压等受力特点阻碍了其作为纵向受力钢筋使用，特别是对于延性要求较高的抗弯/抗震构件。3)阴极保护技术，可分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护(impressed current cathodic protection，简称iccp)，其中iccp具有更
3、然而，滨海混凝土结构不同部位其锈蚀速率不同，例如浪溅区锈蚀程度最高，大气区次之，水下区最低。传统的碳纤维增强复合材料(carbon frp，简称cfrp)螺旋箍筋混凝土柱的外加电流的阴极保护法，其中充当阳极的cfrp螺旋筋是将整条筋材带当作箍筋，无法对不同的腐蚀区域做出不同的电流密度的阴极保护。也就是，现有技术在滨海环境下混凝土柱通过作为阳极的cfrp螺旋筋将整条相同布置方式的筋材带当作箍筋进行外加同样大小电流的阴极保护，而由于钢筋混凝土结构在滨海环境不同区域的锈蚀速率不同，从而导致施加的电流虽然在预设要求中能减缓纵筋被锈蚀，但是较大的电流影响箍筋的劣化，导致钢筋混凝土结构整体的耐久性较差。
4、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件及运维方法，旨在解决现有技术中在滨海环境下钢筋混凝土结构各区域进行相同程度的外加电流阴极保护，导致钢筋混凝土结构整体的耐久性较差的问题。
2、本申请实施例第一方面提供一种分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其中，所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件安置于滨海环境，所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件包括：
3、多根纵筋，沿各所述纵筋延伸方向设有分别对应滨海环境中水下、浪溅及大气的第一区域、第二区域和第三区域；
4、第一螺旋筋，在所述第一区域内通过第一绝缘件缠绕于多根所述纵筋；
5、第二螺旋筋，在所述第二区域内通过第二绝缘件缠绕于多根所述纵筋；
6、第三螺旋筋，在所述第三区域内通过第三绝缘件缠绕于多根所述纵筋；
7、混凝土，所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋、所述第三螺旋筋和多根所述纵筋埋设于所述混凝土中；
8、电源，所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋及所述第三螺旋筋分别连接所述电源的正极，多根所述纵筋连接所述电源的负极；
9、作为阳极的所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋和所述第三螺旋筋的布置方式不同，所述电源施加不同的电流以对应保护在滨海环境不同锈蚀速率下作为阴极的多根所述纵筋。
10、在一种可能的实施方式中，所述第一螺旋筋与所述第二螺旋筋通过第一衔接件连接，所述第二螺旋筋与所述第三螺旋筋通过第二衔接件连接。
11、在一种可能的实施方式中，所述第一螺旋筋的第一螺距大于所述第二螺旋筋的第二螺距，所述第二螺旋筋的第二螺距小于所述第三螺旋筋的第三螺距，且所述第一螺距大于所述第三螺距。
12、在一种可能的实施方式中，多所述电源的正极、所述第一螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第一回路，所述电源的正极、所述第二螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第二回路，所述电源的正极、所述第三螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第三回路。
13、在一种可能的实施方式中，所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件还包括：
14、太阳能电池板，与所述电源连接，所述太阳能电池板用于储电并向所述电源供电；和/或
15、电位计，所述电源的负极与所述纵筋通过阴极导出线连接，所述电位计的一端与所述阴极导出线连接，在所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域的所述混凝土中对应埋设有第一电极、第二电极和第三电极，所述电位计的另一端分别与所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极连接。
16、在一种可能的实施方式中，所述第一绝缘件包括：
17、黄腊管，套设于所述第一区域中的所述纵筋；
18、绝缘胶层，所述绝缘胶层的一侧连接所述第一螺旋筋，所述绝缘胶层的另一侧连接所述黄腊管。
19、在一种可能的实施方式中，多根所述纵筋和所述混凝土形成圆状的横截面，多根所述纵筋呈圆形阵列分布于所述混凝土的边缘内，所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋和所述第三螺旋筋分别呈螺旋状缠绕于所述纵筋的外侧。
20、本申请实施例第二方面提供一种分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件的运维方法，所述运维方法包括以下步骤：
21、获取所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件在所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域分别满足预设要求的第一初始电流密度、第二初始电流密度和第三初始电流密度；
22、对所述第一初始电流密度、所述第二初始电流密度和所述第三初始电流密度分别进行调整，得到满足所述预设要求下所述电源向所述第一螺旋筋施加的第一中间电流密度、向所述第二螺旋筋施加的第二中间电流密度以及向所述第三螺旋筋施加的第三中间电流密度；
23、将所述第一中间电流密度、所述第二中间电流密度和所述第三中间电流密度对应输入所述组合构件中，得到所述第一区域中所述纵筋的第一锈蚀率、所述第二区域中所述纵筋的第二锈蚀率和所述第三区域中所述纵筋的第三锈蚀率；
24、根据所述第一锈蚀率计算所述第一区域的第一锈蚀增长速度，根据所述第二锈蚀率计算所述第二区域的第二锈蚀增长速度，根据所述第三锈蚀率计算所述第三区域的第三锈蚀增长速度；
25、若所述第一锈蚀增长速度、所述第二锈蚀增长速度和所述第三锈蚀增长速度均在阈值范围内，则将所述第一锈蚀增长速度所对应的所述第一中间电流密度作为第一目标电流密度、将所述第二锈蚀增长速度所对应的所述第二中间电流密度作为第二目标电流密度以及将所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，所述分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件安置于滨海环境，所述分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件包括：
2.根据权利要求1所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，所述第一螺旋筋与所述第二螺旋筋通过第一衔接件连接，所述第二螺旋筋与所述第三螺旋筋通过第二衔接件连接。
3.根据权利要求1所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，所述第一螺旋筋的第一螺距大于所述第二螺旋筋的第二螺距，所述第二螺旋筋的第二螺距小于所述第三螺旋筋的第三螺距，且所述第一螺距大于所述第三螺距。
4.根据权利要求1所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，多根所述纵筋之间电连接，所述电源的正极、所述第一螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第一回路，所述电源的正极、所述第二螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第二回路，所述电源的正极、所述第三螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第三回路。
5.根据权利要求4所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在
6.根据权利要求1所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，所述第一绝缘件包括：
7.根据权利要求1所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，其特征在于，多根所述纵筋和所述混凝土形成圆状的横截面，多根所述纵筋呈圆形阵列分布于所述混凝土的边缘内，所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋和所述第三螺旋筋分别呈螺旋状缠绕于所述纵筋的外侧。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件的运维方法，其特征在于，所述运维方法包括：
9.一种分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件的制备方法，其特征在于，所述分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件的制备方法用于制备如权利要求1至7任一项所述分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的分区阴极保护的CFRP混凝土组合构件的制备方法，其特征在于，所述将提供的电源的正极分别连接所述第一螺旋筋、所述第二螺旋筋和所述第三螺旋筋，且将所述电源的负极连接所述纵筋，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其特征在于，所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件安置于滨海环境，所述分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件包括：
2.根据权利要求1所述的分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其特征在于，所述第一螺旋筋与所述第二螺旋筋通过第一衔接件连接，所述第二螺旋筋与所述第三螺旋筋通过第二衔接件连接。
3.根据权利要求1所述的分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其特征在于，所述第一螺旋筋的第一螺距大于所述第二螺旋筋的第二螺距，所述第二螺旋筋的第二螺距小于所述第三螺旋筋的第三螺距，且所述第一螺距大于所述第三螺距。
4.根据权利要求1所述的分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其特征在于，多根所述纵筋之间电连接，所述电源的正极、所述第一螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第一回路，所述电源的正极、所述第二螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第二回路，所述电源的正极、所述第三螺旋筋、多根所述纵筋和所述电源的负极形成第三回路。
5.根据权利要求4所述的分区阴极保护的cfrp混凝土组合构件，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡彪，刘睿博，周英武，吴宇飞，朱忠锋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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