碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置。公开了一种碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，包括碳化钢筋混凝土、阳极、盛有电解液的槽及直流电源，其中，直流电源正极与阳极连接，直流电源负极与碳化钢筋混凝土结构内的钢筋连接，阳极浸于电解液中，槽中的电解液与碳化钢筋混凝土表面接触。本实用新型专利技术所提供的电化学再碱化装置可修复各类受环境侵蚀而碳化的混凝土结构，特别适合于修复各类钢筋混凝土柱、梁、板、桩或其他类似的支柱结构，可以进行现场工程修复工作。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置。技术背景混凝土是人类使用的最大宗建筑结构材料，钢筋混凝土被广泛应用于港口、大坝、公 路、桥梁、市政、海工等现代化工程建设中。然而，混凝土结构由于受到各种环境条件， 如大气、水、气候等物理或化学的侵蚀作用，即使结构设计合理、施工正确，其在服役期 间也往往发生劣化、未达不到预期寿命而破坏，并带来了巨大的经济损失。纵观混凝土结 构的各类环境破坏机理，混凝土劣化过程(物理、化学和生物的)和钢筋或预应力钢筋发 生劣化的主要原因有冻融循环、碱骨料反应、硫酸盐侵蚀、收縮开裂和氯离子或碳化引起 的钢筋锈蚀等。这些混凝土结构在服役期内往往需要修补、修复与防护。碳化引起混凝土中碱度降低是引起钢筋锈蚀的主要诱因之一。要延长已老化混凝土结构 的使用寿命，关键是要恢复钢筋周围的碱性环境。因此，如何实现碳化混凝土中碱度升高一 直工程界研究的热点之一。将电化学技术应用到碳化混凝土的修复中是一门新技术。以前已 经有过对提高碳化混凝土内碱度的工艺的报道，如欧洲专利No. 264421和美国专利 No. 4865702。在该专利技术中，电流在外电极与作为阴极的混凝土内钢筋之间流过，其中外电 极则与涂于混凝土外表面的碱性电解液相接触。在此工艺中发生两个效应碱性电解液流进 混凝土，在阴极区含碱量增加。使得钢筋再次钝化，渗进混凝土的电解液层在具有足够高的 pH值的钢筋上方及周围保持一个覆盖区，以使钢筋保持钝化。这一工艺已熟知为再碱化工艺。 作为本工艺的碱性电解液，欧洲专利No. 264421提供了液态的或吸收于诸如石棉、纤维素、 锯屑、砂、粘土之类多孔介质中的钙、钠和/或钾盐的含水溶液，或者电解液可以是强缓凝 的混凝土、灰浆、水泥浆或石灰浆。英国专利申请No. 2271123A公布了一种工艺，其中含水 电解液中使用了碳酸钠或硼酸钠。
技术实现思路
本技术利用碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，采用电化学再碱化方法在水溶 液电解质中恢复碳化钢筋混凝土的碱度，目的是利用钢筋混凝土的结构特性与环境条件，将电化学技术应用到各类混凝土结构的再碱化修复中，从而恢复钢筋混凝土结构的碱度。 本技术为实现上述目的，提出如下技术方案一种碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，包括碳化钢筋混凝土、阳极、盛有电解液 的槽及直流电源，其中，直流电源正极与阳极连接，直流电源负极与碳化钢筋混凝土结构 内的钢筋连接，阳极浸于电解液中，槽中的电解液与碳化钢筋混凝土表面接触。较佳的，上述盛有电解质溶液的槽可移动。较佳的，上述阳极为惰性的钛网或钛板，或者为活性的钢丝网，设于碳化钢筋混凝土 结构表面，或与粘结层一起包裹在碳化钢筋混凝土结构表面。阳极的大小取决于所修复的 混凝土结构的大小及状况。较佳的，上述碳化钢筋混凝土呈柱状。较佳的，上述直流电源正极与阳极间连有电流表，上述直流电源正负极之间连有电压表。本技术所指的碳化钢筋混凝土是指曝露于大气中已碳化的混凝土结构。 本技术所采用的电解质溶液是指碳酸锂、碳酸钠或碳酸钾的水溶液，也可以直接是水。碳酸钾溶液的浓度最好至少为0. l摩尔/升，浓度从O. 5摩尔/升以上到饱和浓度 的溶液特别适合。可将碳酸钠或碳酸钾加到水中制备电解质溶液。碳酸锂、碳酸钠、碳酸 钾化合物达到工业级即可，也即其纯度大于99%。电解质溶液方便地通过盛电解质溶液并 可移动地置于混凝土表面的槽与混凝土表面相接触。盛电解质溶液槽的使用使电解液能与 倾斜的、垂直的和顶上的表面保持接触，并使该工艺可应用于混凝土结构的下面。实际操作时，将钢筋混凝土结构内钢筋作为阴极，以铺设于结构表面的外部惰性电极 为阳极，在阴阳极之间施加直流电源电压在1-500伏之间，调整直流电源电压，来控制所 需的电流密度。 一定时间内在阴，阳极之间钢筋(阴极)获得电流密度高达1 3A/mM吏钢 筋阴极钝化，并在极大的电场驱动下，带电离子向阴极或阳极迁移，发生有关电化学反应， 从而达到0H—离子向钢筋附近迁移，钢筋实现再钝化，提高混凝土内部的碱度，实现碳化混 凝土的再碱化，其工作原理如图l所示。与其他方法相比，本技术的优点主要有本技术所提供的电化学再碱化装置 可修复各类受环境侵蚀而碳化的混凝土结构，特别适合于修复各类钢筋混凝土柱、桩或其 他类似的支柱结构，可以进行现场工程修复工作。修复成本低、方法简单、修复效果好、4可靠。附图说明图l:碳化钢筋混凝土的电化学再碱化工作原理示意图 图2:碳化钢筋混凝土桩结构的电化学再碱化装置的结构图具体实施方式本技术的一个实施例如图2所示的碳化钢筋混凝土土桩结构的电化学再碱化装置，包括碳化钢筋混凝土 4、阳极2、盛有电解液的槽及直流电源1，电解液为0. 5mo1/1的碳酸钾溶液，碳化钢筋混凝 土4，阳极采用惰性的钛网或钛板或活性的钢丝网，并与直流电源1的正极连接，阳极浸于 电解液3中，盛有电解液的槽包裹于碳化混凝土结构周围，槽中的电解液与碳化钢筋混凝 土表面接触，碳化钢筋混凝土内的钢筋5与直流电源1的负极连接。直流电源1的正极与 阳极间连有电流表7，直流电源1正负级之间连有电压表6。混凝土桩中的钢筋5为电解回路的阴极，将钢筋用多股电线连接起来，电线与钢筋的连 接可以锡焊或电焊，以增强与钢筋的电路连接。连接处采用合适的绝缘材料如硅酮或环氧 进行密封隔离，而与直流电源的负极连接。直流电源电压的大小根据所修复的结构大小所确定的。在阴极与阳极之间建立一定的电 流，电化学作用下，使得阴极与阳极附近分别发生化学反应，同时，在电场作用下，0H—等 负离子从电解质中通过混凝土分别向阳极迁移，从而实现混凝土内部的碱度提高。对于长 10m、直径0.5m混凝土结构桩，合适的阳极大小应是1000平方厘米。直流电源输出功率至 少应达到1000瓦特。根据所修复的混凝土结构，要求必须具有达15 500伏直流电压，输 出的电流密度控制在O. 1 6A/m2，最好在O. 5至3A/m2范围。直流电源可以采用蓄电池电 源、发电机等。混凝土中碱度可通过测定pH值的方法检测，例如将酚酞指示剂喷在新取样的混凝土断 面上，当pH值大于10.5，通常大于ll左右，再碱化工艺即可结束。测量pH值确定工艺结 束的区域离表面的距离通常与测试前第一次选择的区域离表面的距离一致。权利要求1.一种碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，包括碳化钢筋混凝土、阳极、盛有电解液的槽及直流电源，其中，直流电源正极与阳极连接，直流电源负极与碳化钢筋混凝土结构内的钢筋连接，阳极浸于电解液中，槽中的电解液与碳化钢筋混凝土表面接触。2. 如权利要求1所述的碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，所述盛有电 解质溶液的槽可移动。3. 如权利要求l所述的碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，所述阳极为 惰性的钛网或钛板，或者为活性的钢丝网。4. 如权利要求1所述的碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，所述阳极设 于碳化钢筋混凝土结构表面，或阳极与粘结层一起包裹在碳化钢筋混凝土结构表面。5. 如权利要求1所述的碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，所述碳化钢 筋混凝土呈柱状。6. 如权利要求1_5中任一权利要求所述的碳化钢筋混凝土的电化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化钢筋混凝土的电化学再碱化装置，其特征在于，包括碳化钢筋混凝土、阳极、盛有电解液的槽及直流电源，其中，直流电源正极与阳极连接，直流电源负极与碳化钢筋混凝土结构内的钢筋连接，阳极浸于电解液中，槽中的电解液与碳化钢筋混凝土表面接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正武，孙振平，王培铭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]