一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法技术

本发明专利技术涉及一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，该方法包括以下步骤：S1:带裂缝混凝土预处理；S2：配制复盐电解质溶液，分别配置硫酸铝和乙酸钙的单一水溶液，再将两者混合，得到复盐电解质溶液；S3：安装溶液承载容器与阳极板；S4：通电修复，使用电缆将可调节直流电源的正、负极分别与阳极板、以及混凝土中的钢筋连接，通电进行电化学沉积修复。本发明专利技术方法综合电渗、电迁移等电动学原理，同时将阴阳离子迁入裂缝，发生电化学反应，在混凝土裂缝内部产生水泥的水化产物钙矾石，与混凝土基体具有更好的界面相容性。与现有技术相比，本发明专利技术方法效果好、修复快，可明显缩短修复周期，减少有害离子对钢筋的侵蚀，保证钢筋耐久性。保证钢筋耐久性。保证钢筋耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法


[0001]本专利技术属于混凝土裂缝修复
，涉及一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法。

技术介绍

[0002]混凝土本身是一种多孔非均质的脆性材料，内部存在大量微细裂缝和不同尺寸的原生孔隙，在振动荷载、水土压力、环境中有害离子侵蚀等复杂的物理化学作用下，混凝土内部或表面将不可避免的出现微裂缝。这些微细裂缝会急剧加速混凝土性能劣化，引发保护层剥落、渗漏、加速有害离子的侵蚀，引发钢筋腐蚀等一系列问题，显著降低结构耐久性。传统的修复方法(混凝土置换法、结构加固法、低压注浆法、表面修补法等)存在修复效果不佳、施工困难或对结构产生二次损伤等诸多问题。
[0003]电沉积法是新型的混凝土裂缝修复方法，通常以混凝土中钢筋为阴极，外加惰性阳极与电解质溶液，在阴阳极间施加微弱电流，构成闭合电路。在电场作用下，电解质溶液中的阴阳离子会向相反的方向迁移，阳离子(Zn
2+
、Mg
2+
等)进入裂缝与钢筋附近电解产生的OH
‑
发生化学反应，生成难溶沉积产物(ZnO、Mg(OH)2等)，以达到修复裂缝的目的，但阴离子并没有被消耗，主要为强酸根离子，往往对混凝土具有侵蚀性。如使用传统的电沉积方法，得到的主要的沉积产物为ZnO和Mg(OH)2，这类物质与水泥水化产物成分、性能差异大，与混凝土机体之间界面过渡区明显，修复效果不理想。基于此，本专利在现有电沉积研究的基础上，提出了通过电场诱导形成水泥水化产物钙矾石以修复混凝土裂缝的新方法。([1]Otsuki N,Hisada M,Ryu J S.Rehabilition of concrete cracks by electrodeposition[J].Concrete International,1999,21(3):58
‑
63.[2]Ryu J S,Otsuki N.Crack closure of reinforced concrete by electrodeposition technique[J].Cement and Concrete Research,2002,32(1):159
‑
146.[3]Ryu J S.An experimental study on the repair of concrete crack byelectrochemical technique[J].Materials and Structures,2001,34(241):433
‑
437.[4]Jiang ZW,Xing F,Sun ZP,et al.Healing Effectiveness of Cracks Rehabilitation in Reinforced Concrete Using Electrodeposition Method[J]Journal of Wuhan University of Technology
‑
Mater，2008:917
‑
922.[5]Chu HQ,Jiang LH,Xiong CS,et al.Use of electrochemical method for repair of concrete cracks[J].Construction and Building Materials,2014,73(dec.30):58
‑
66.)

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提供一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，以克服现有技术中电解质溶液未被消耗的强酸根离子具有腐蚀性、沉积所得产物的成分性能与水泥水化产物差异大或修复效果较差。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，其包括以下步骤：
[0007]S1:带裂缝混凝土预处理，具体为：
[0008]将除裂缝以外的混凝土表面用石蜡密封处理；
[0009]S2：配制复盐电解质溶液，具体为：
[0010]分别配制硫酸铝和乙酸钙的单一水溶液，再将两者混合，得到复盐电解质溶液；
[0011]S3：安装溶液承载容器与阳极板，具体为：
[0012]将溶液承载容器固定在裂缝处，溶液承载容器的开口紧贴混凝土且包裹裂缝，将所得复盐电解质溶液注入溶液承载容器中，使复盐电解质溶液浸入裂缝，然后将阳极板放入复盐电解质溶液中；
[0013]S4：通电修复，具体为：
[0014]使用电缆将可调节直流电源的正、负极分别与阳极板、以及混凝土中的钢筋连接，通电进行电化学沉积修复。
[0015]进一步的，所述复盐电解质溶液中的溶质由硫酸铝、乙酸钙组成，且铝离子、钙离子的总浓度为0.05～0.15mol/l，铝离子、钙离子的摩尔比为1：(3～6)。
[0016]进一步的，步骤S3中，所述阳极板与钢筋的距离为50～60mm。
[0017]进一步的，步骤S4中，通电过程中，电流为0.50～3.00A/m2。
[0018]进一步的，步骤S4中，通电过程中，电压强度控制在36伏以下。
[0019]进一步的，步骤S4中，通电过程中，每两天更换一次复盐电解质溶液。
[0020]进一步的，步骤S4中，通电时间为5～10天。
[0021]进一步的，步骤S4中，在通电进行电化学沉积修复前，先使用电流设计值20％进行通电处理，确定各部分组件是否正常运行，若通电后，调节电流，电压值随之变化，则正常运行；若通电后，电流示数为零且无法调节，则运行不正常，需断电后重新连接钢筋，直至电路连通。
[0022]进一步的，步骤S4中，使用标准电缆将可调节直流电源的正、负极分别与阳极板、以及混凝土中的钢筋连接，并对接头进行绝缘密封处理，再通电进行电化学沉积修复。
[0023]进一步的，所述阳极板的材质为钌铱钛。
[0024]进一步的，步骤S3中，所述裂缝贯穿混凝土，两侧裂缝处各设有一个溶液承载容器，其中一个溶液承载容器中注入复盐电解质溶液，另一个溶液承载容器中注入去离子水，去离子水浸没裂缝，以模拟地下水环境下的混凝土裂缝。
[0025]在修复过程中，可调节直流电源、阳极板、复盐电解质溶液以及钢筋构成闭合回路。
[0026]针对当前电沉积修复裂缝方法存在的不足，本专利技术提出了“电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的装置及其应用方法”。对比现有电沉积方法，该方法综合利用电渗、电迁移等电动学原理，同时利用电解质溶液和混凝土基体内的阴阳离子(Ca
2+
,Al
3+
，SO
42
‑
等)形成钙矾石；作为水泥水化产物，钙矾石与混凝土基体具有更好的界面相容性，进而可提升修复效果，为混凝土裂缝的修复提供新思路。
[0027]本专利技术溶液修复混凝土裂缝的机理：修复过程主要分为三个阶段：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1:带裂缝混凝土预处理，具体为：将除裂缝以外的混凝土表面用石蜡密封处理；S2：配制复盐电解质溶液，具体为：分别配置硫酸铝和乙酸钙的单一水溶液，再将两者混合，得到复盐电解质溶液；S3：安装溶液承载容器与阳极板，具体为：将溶液承载容器固定在裂缝处，溶液承载容器的开口紧贴混凝土且包裹裂缝，将所得复盐电解质溶液注入溶液承载容器中，使复盐电解质溶液浸入裂缝，然后将阳极板放入复盐电解质溶液中；S4：通电修复，具体为：使用电缆将可调节直流电源的正、负极分别与阳极板、以及混凝土中的钢筋连接，通电进行电化学沉积修复。2.根据权利要求1所述的一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，其特征在于，所述复盐电解质溶液中的溶质由硫酸铝、乙酸钙组成，且铝离子、钙离子的总浓度为0.05～0.15mol/l，铝离子、钙离子的摩尔比为1：(3～6)。3.根据权利要求1所述的一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，其特征在于，步骤S3中，所述阳极板与钢筋的距离为50～60mm。4.根据权利要求1所述的一种电场诱导钙矾石修复混凝土裂缝的方法，其特征在于，步骤S4中，通电过程中，电流为0.50～3....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，谢林君，朱合华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：