[实用新型]一种地基处理中的石墨烯电渗电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及地基处理技术领域，具体涉及一种地基处理中 的石墨烯电渗电极。

背景技术

排水固结法是传统的软土地基处理方法之一。近年来电渗固结 法在沿海吹填软土地基处理中得到大面积应用。电渗固结法在土中 插入电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向 阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗 作用可逐渐排除土中水。

目前，地基处理中常用的电渗电极多采用的是钢筋或钢管电极， 在使用过程中会发生电化学腐蚀，其电蚀作用虽然有利于土体强度 的增长，但存在不好控制加固周期、造价高等缺点。虽然法拉第电 解定律可以得出电极腐蚀量和电流与加固时间的关系，但实际操作 上，仍然很难预留合适的电极腐蚀量，因为加固周期很难确定。理 想的电渗电极应该具备良好的导电性能，同时不发生电化学腐蚀。 贵重金属如铂是非常理想的电极材料，但其价格昂贵，几乎不可能 应用于地基处理。能导电的炭黑也似乎是较好的电极材料，但炭黑 有强度和韧性较差，对发热敏感等缺点，因此适用性也受到了限制。 近年来，电动土工合成材料电极应用得到了较大的发展，电动土工 合成材料同时具有导电和排水双重性能，可以替代传统的金属电极 和塑料排水板，但其导电性能有限，尚需要研发一种导电效率更高 的电极材料。

石墨烯是一种由纯碳原子组成的二维材料，有着所有材料中最 高的载流子传输速度，超强的耐大电流能力，同时由于其致密的分 子结构，除氢原子以外的物质均不能透过石墨烯材料。将石墨烯结 合其他材料，形成电渗电极，不仅能够增强材料的导电能力，还能 增强材料的抗腐蚀能力，从而为电渗行业带来成本和环保方面的优 势。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有的地基处理中的电渗电极产生电 化学腐蚀，造价高等问题，提供一种能改善电极的导电能力，还可 以提高其耐腐蚀能力的电极。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，

技术方案1：

一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体和石墨烯薄膜 组成。所述电极主体是光滑的金属柱体。所述石墨烯薄膜附着在金 属柱体的表面。

技术方案2：

一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体和石墨烯薄膜 组成。所述电极主体是内外壁光滑的金属管体。所述石墨烯薄膜附 着在金属管体的内外表面。

进一步，所述电极主体的金属采用铜、铁、铝等金属。

进一步，所述石墨烯薄膜的碳原子层数介于1至10层之间。

值得说明的是，所述电极主体的表面在进行石墨烯生长之前， 需做表面预处理，使用氢气等还原气体，在500～1100℃的无氧环境 中将表面的氧化物去除。处理后的电极主体即为纯金属单质，将其 放入反应器中，通入甲烷等含碳气体，使甲烷在高温下分解，释放 碳原子，在电极主体表面自限制生长石墨烯。然后取出表面生长有 石墨烯的电极主体，制作完成石墨烯电渗电极。

本实用新型的有益效果是：可以增强点渗电极的导电能力，还 能增强点渗电极的抗腐蚀能力，而且制造简单，可批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的钢筋-石墨烯电渗电极结构示意图；

图2为本实用新型的铜管-石墨烯电渗电极结构示意图。

图中：电极主体1、石墨烯薄膜2。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不 应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离 本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯 用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围 内。

实施例1：

一种地基处理中的石墨烯电渗电极，由电极主体1和石墨烯薄 膜2组成。所述电极主体1是光滑的金属柱体。参见图1，本实施例 中电极主体1选用钢筋。所述石墨烯薄膜2附着在钢筋的表面。所 述石墨烯薄膜2是以化学气相沉积的方式在500～1100℃的温度下 直接生长于钢筋的表面。所述石墨烯薄膜2可以是单层、双层或多 层石墨烯。所述石墨烯薄膜2的碳原子层数介于1至10层之间。

实施例2：