一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法，该装置包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入所述电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，所述电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。本发明专利技术以电解质溶液温度作为控制参数，简单、方便；实时监测混凝土内部温度，可以确保整个脱盐过程都在控制温度内进行；本发明专利技术可显著提高修复效率，节省了施工时间；显著提高电化学脱盐效率的同时无需增大通电电流密度，可以有效避免大电流密度带来的钢筋延性、混凝土黏结性能降低等负面影响。

Device and method for improving efficiency of electrochemical repair concrete

The invention discloses a device and a method for improving the electrochemical efficiency of repairing concrete, the device arranged in the cathode at a first temperature sensor, and temperature sensor connected to the first display, and a temperature controller; the immersion in the electrolyte mixer, a resistance wire and a temperature sensor second, one end of the resistance wire and the agitator connected with the resistance wire and the other end of the other end of the mixer and second temperature sensors are connected with the temperature controller. The temperature of electrolyte solution as control parameters, simple and convenient; real-time monitoring the internal temperature of the concrete, can ensure that the entire desalination process is carried out in controlled temperature; the invention can significantly improve the repair efficiency, saving construction time; improve the electrochemical removal efficiency and salt without increasing current density, can effectively avoid high current density caused by the ductility of steel bar and bond properties of concrete to reduce the negative effects.

【技术实现步骤摘要】
一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法
本专利技术属于土木工程混凝土结构耐久性修复的
，具体涉及一种提升混凝土电化学修复效率的装置及方法。
技术介绍
混凝土结构性能良好，造价低廉，在建筑工程中应用非常广泛。但事实上，大量的混凝土结构都由于各种原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是因为结构设计抗力不足或使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于耐久性的不足而导致的。混凝土结构由于耐久性不足造成的损失十分巨大。1986年国家统计局和建设部对全国城乡28个省、市、自治区的323个城市和5000个镇进行普查，在我国46.76亿m2的城镇房屋建筑中，有23亿m2需要分期分批进行评估与加固，其中半数以上急需维修加固之后才能正常使用。另外据1994年铁路秋检统计，在全国共有6137座铁路存在着不同程度的损伤，占铁路桥总数的18.8％。混凝土耐久性问题主要有碳化作用、氯盐侵蚀、冻融作用、碱‐集料反应等，其中氯盐侵蚀造成的危害最为严重。2004年《中国腐蚀调查报告》表明，建筑腐蚀造成的直接损失(1000亿元/年)中，氯盐环境的腐蚀占主要部分。氯盐侵蚀主要发生在海洋及近海地区、道路除冰盐、盐湖盐碱地和工业环境中。在氯盐侵蚀下，混凝土结构内部钢筋极容易锈蚀，导致混凝土结构性能劣化，影响结构正常使用，危害结构服役安全。因此，为了提升既有混凝土结构的耐久性能，延长结构的使用寿命，降低工程结构的全寿命周期成本，混凝土结构耐久性修复已成为土木工程中无法回避、刻不容缓需要解决的重要问题。既有混凝土结构的耐久性修复方法主要有表面防护处理、钢筋阻锈处理、电化学修复方法，而对于已经发生钢筋锈蚀的混凝土结构，电化学保护法是使混凝土结构中钢筋立即停止锈蚀的唯一无损修复方法。电化学修复方法包括电化学再碱化、电化学沉积和电化学脱盐等修复方法。该类方法基本原理较为相似，特别地，针对氯盐侵蚀混凝土结构，普遍采用电化学脱盐修复方法，实施过程中在混凝土内部钢筋与外部电解液内金属网之间施加电场，使混凝土中钢筋附近的氯离子在电场力作用下迁向阳极，流动进入电解液中，内部钢筋的电极反应生成氢氧根离子，提高了钢筋附近混凝土的pH值，有利于钢筋恢复及维持钝态。然而，电化学脱盐修复方法在效率上的仍缺乏有效的控制手段，电化学修复效率不足会延长结构修复工期，妨碍工程结构的正常使用，造成不良的社会影响；另一方面，传统的电化学脱盐修复方法一般通过增大通电电流密度和电压等参数来提升修复效率，而过大的电流密度和电压会导致钢筋氢脆、钢筋‐混凝土黏结性能下降等不良影响。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种提升混凝土电化学修复效率的装置及方法，该方法通过调节电解质溶液的温度，并监测混凝土内部温度来确保整个脱盐修复过程在所控制的温度范围内进行，使得在相同的修复时间内，迁出混凝土的氯离子含量更高。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种提升电化学修复混凝土效率的装置，包括位于混凝土中作为阴极的钢筋、槽口与所述的混凝土表面密封配合的电解槽、位于电解槽内的电解液、浸入所述的电解液中的阳极、以及向所述的阴极与阳极供电的直流电源，其中所述的电解槽带有电解液的进口、出口；所述电解槽与混凝土的表面相接触的部位设有遇水膨胀的止水压条，所述止水压条与混凝土的表面间设有止水带；所述电解槽的槽口部位带有用于压紧止水压条和止水带的外翻边，该外翻边与混凝土的表面之间通过螺栓固定；还包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入所述电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，所述电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。进一步的，所述电解液为饱和Ca(OH)2溶液。进一步的，所述阳极优选不锈钢网。进一步的，所述第二温度传感器布置在电解槽的一侧，且不与电解槽的槽壁接触，所述电阻丝布置在电解槽的另一侧。进一步的，所述直流电源的负极连接有磁铁，磁铁吸附在阴极上。本专利技术还提供一种使用上述的提升电化学修复混凝土效率的装置来提升电化学修复混凝土效率的方法，包括如下步骤：(1)在待修复的混凝土表面两侧分别钻一个与阴极相通的圆孔，所述直流电源的负极穿过一个圆孔与阴极相连，第一温度传感器通过另一圆孔放置在阴极处；(2)将电解液注入电解槽中，给温度控制器和显示器通电，搅拌器启动，电阻丝通电，通过温度控制器设定电阻丝的加热温度为50～60℃，第二温度传感器监测电解液的温度，将温度反馈给温度控制器；(3)当第一温度传感器检测到的温度达到电解液的温度±5℃时，接通直流电源，开始电化学修复。进一步的，所述电解液为饱和Ca(OH)2溶液。进一步的，所述直流电源的电压为24V，施加的电流密度以钢筋的总表面积计为1～5A/m2。进一步的，直流电源的接通时间为15～20天。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术以电解质溶液温度作为控制参数，简单、方便；实时监测混凝土内部温度，可以确保整个脱盐过程都在控制温度内进行；本专利技术可显著提高修复效率，节省了施工时间；显著提高电化学脱盐效率的同时无需增大通电电流密度，可以有效避免大电流密度带来的钢筋延性、混凝土黏结性能降低等负面影响。附图说明图1为本专利技术应用时所采用的电化学脱盐装置示意图；图2为实例中不同温度下混凝土保护层内氯离子含量分布的等值线图；图3为实例中实时监测的通电电流密度图；图4为实例中实时监测的电解液与混凝土温度图；图5为修复后氯离子浓度含量随保护层深度的变化曲线图；图中，混凝土1、阴极2、电解槽3、电解液4、阳极5、直流电源6、进口7、出口8、止水压条9、止水带10、外翻边11、螺栓12、第一温度传感器13、显示器14、温度控制器15、搅拌器16、电阻丝17、第二温度传感器18、磁铁19。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术实施例一种提升电化学修复混凝土效率的装置，它包括位于混凝土1中作为阴极2的钢筋、槽口与所述的混凝土1表面密封配合的电解槽3、位于电解槽3内的电解液4、浸入所述的电解液4中的阳极5、以及向所述的阴极2与阳极5供电的直流电源6，电解液4为饱和Ca(OH)2溶液，阳极2为不锈钢网，电解槽3带有电解液4的进口7、出口8；电解槽3与混凝土1的表面相接触的部位设有遇水膨胀的止水压条9，所述止水压条9与混凝土1的表面间设有止水带10，电解槽3的槽口部位带有用于压紧止水压条9和止水带10的外翻边11，该外翻边11与混凝土1的表面之间通过螺栓12固定；装置还包括设置在阴极2处的第一温度传感器13，与第一温度传感器13相连的显示器14，以及温度控制器15；浸入电解液4中的搅拌器16、电阻丝17以及第二温度传感器18。所述的搅拌器16、电阻丝17、第二温度传感器18都与温度控制器15相连接。电阻丝17通电时会放出热量，使电解液4的温度升高；搅拌器16桨叶浸没在电解液4中，通电时桨叶搅拌电解液4，使电解液4均匀受热；第二温度传感器18实时检测电解液4温度，并反馈给温度控制器15；温度控制器15根据第二温度传感器18反馈的电解液4温度，控制电阻丝17与搅拌器16通电、断电，使电解液4温度保持在指定范围内。由于电解槽3与电解液4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升电化学修复混凝土效率的装置，包括位于混凝土中作为阴极的钢筋、槽口与所述的混凝土表面密封配合的电解槽、位于电解槽内的电解液、浸入所述的电解液中的阳极、以及向所述的阴极与阳极供电的直流电源等，其中所述的电解槽带有电解液的进口、出口；所述电解槽与混凝土的表面相接触的部位设有遇水膨胀的止水压条，所述止水压条与混凝土的表面间设有止水带；所述电解槽的槽口部位带有用于压紧止水压条和止水带的外翻边，该外翻边与混凝土的表面之间通过螺栓固定。其特征在于，还包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入所述电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，所述电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种提升电化学修复混凝土效率的装置，包括位于混凝土中作为阴极的钢筋、槽口与所述的混凝土表面密封配合的电解槽、位于电解槽内的电解液、浸入所述的电解液中的阳极、以及向所述的阴极与阳极供电的直流电源等，其中所述的电解槽带有电解液的进口、出口；所述电解槽与混凝土的表面相接触的部位设有遇水膨胀的止水压条，所述止水压条与混凝土的表面间设有止水带；所述电解槽的槽口部位带有用于压紧止水压条和止水带的外翻边，该外翻边与混凝土的表面之间通过螺栓固定。其特征在于，还包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入所述电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，所述电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。2.根据权利要求1所述的提升电化学修复混凝土效率的装置，其特征在于，所述电解液为饱和Ca(OH)2溶液。3.根据权利要求1所述的提升电化学修复混凝土效率的装置，其特征在于，所述阳极优选不锈钢网。4.根据权利要求1所述的提升电化学修复混凝土效率的装置，其特征在于，所述第二温度传感器布置在电解槽的一侧，且不与电解槽的槽壁接触，所述电阻丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晋，金世杰，金伟良，毛江鸿，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33