自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)淡水環(huán)境、咸淡水環(huán)境中的混凝土構(gòu)件和水上區(qū)混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的修補(bǔ)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性和安全性產(chǎn)生不良影響，裂縫修補(bǔ)是舊有混凝土結(jié)構(gòu)物維修的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)今裂縫修補(bǔ)主要方法是灌漿和聚合物砂漿修補(bǔ)法。但這些方法都存在一定的局限性，其中由于現(xiàn)有的注漿設(shè)備不能提供足夠的壓力，漿液不能充分填充到裂縫根部，注漿無法達(dá)到飽滿、密實(shí)，因此效果不是很理想。聚合物砂漿修補(bǔ)法現(xiàn)場施工較為麻煩，需就裂縫位置開槽和填充砂漿，后期還需對(duì)砂漿進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)場施工條件和施工人員素質(zhì)對(duì)其修補(bǔ)質(zhì)量影響較大。現(xiàn)今的主要裂縫修復(fù)技術(shù)存在一定的局限性和缺陷。在這一背景下，人們研究出電沉積修復(fù)混凝土裂縫技術(shù)。
[0003]從M.Yokoda、T.Fukute和H.Sasaki學(xué)者提出應(yīng)用電沉積方法修復(fù)混凝土裂縫的新技術(shù)開始至今，電沉積技術(shù)得研究工作仍主要集中在室內(nèi)研究。其研究工作主要集中在電沉積電解液的選取，以及電沉積效果和電沉積對(duì)混凝土性能的影響。如從1998?2001年美國學(xué)者J.S.Ryu和日本學(xué)者N.0tsuki為選擇合適的電解液，分別用0.lmol/L的氯化鎂、硫酸鋅、硝酸銀、氯化銅、硝酸鎂、硫酸銅、氫氧化鈣、碳酸氫鈉8種溶液進(jìn)行電沉積試驗(yàn)，結(jié)果得出ZnSO4是用于電沉積修復(fù)混凝土裂縫效果最好的電解液(這一結(jié)果與1999年Hisada和Banshoya的相同)，他們提出采用裂縫愈合率和表面覆蓋率來評(píng)價(jià)電沉積效果。2001年J.S.Ryu和N.0tsuki采用15cmX 15cmX 125cm的鋼筋混凝土梁進(jìn)行電沉積試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明裂縫愈合率隨時(shí)間的增加而增加，裂縫越小愈合速度越快，前兩周愈合較快，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)愈合率達(dá)90% ;通過X射線衍射分析得出沉積物為ZnO ；電沉積處理后可以提高試件的抗?jié)B能力，減少試件中氯離子的含量。2004年J.S.Ryu和P.Monteiro分別進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)，電解液為0.1moVLZnSO4,電流密度為0.5A/m2的直流電，試驗(yàn)持續(xù)14天，試驗(yàn)得出沉積物與混凝土本體的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到2.35MPa，這一值與普通混凝土的抗拉強(qiáng)度相同，經(jīng)電沉積處理的試件的孔隙率明顯減少；室外試驗(yàn)得出沉積層隨溫度和時(shí)間的變化仍能保持完整，具有一定的耐久性。我國同濟(jì)大學(xué)的蔣正武通過電沉積試驗(yàn)得出，電流密度是混凝土裂縫愈合效果的一個(gè)重要因素。電流密度越大，Mg(OH)2晶體片狀尺寸大，厚度薄，且排列松散，相反就會(huì)得到結(jié)構(gòu)排列緊密，強(qiáng)度高的Mg(OH)2葉片狀晶體。電極間電勢(shì)差引起的電極反應(yīng)是電化學(xué)沉積的動(dòng)因，電化學(xué)沉積法對(duì)混凝土裂縫修復(fù)愈合的機(jī)理在于:電解反應(yīng)生成的產(chǎn)物在裂縫中誘導(dǎo)成核而形成晶體，從而實(shí)現(xiàn)沉積物在混凝土裂縫中的填充愈合。
[0004]但是目前電沉積修補(bǔ)裂縫技術(shù)都借助于添加鎂鹽或鋅鹽作為電解質(zhì)，或者利用海水中的鹽作為電沉積系統(tǒng)的電解質(zhì)，如專利《修復(fù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫用的電化學(xué)沉積裝置》(ZL03231833.2)、《一種脈沖電沉積修復(fù)混凝土裂縫的裝置》(ZL200820161863.7)以及《電化學(xué)沉積方法修復(fù)混凝土裂縫的裝置》(ZL200520076008.2)。而不需添加電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)裂縫技術(shù)暫未有專利或文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，使得電沉積修補(bǔ)裂縫的領(lǐng)域受限，如內(nèi)河淡水環(huán)境的混凝土構(gòu)件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)的方法，其施工更簡便。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其包括直流電源、以金屬鎂或鋅制成的陽極，并以待修補(bǔ)混凝土構(gòu)件中的鋼筋作為陰極，所述陽極及陰極分別通過陽極引線及陰極引線與直流電源連接，按鋼筋面積計(jì)算的電流密度為0.5?5A/m2，通電時(shí)間為6?10周，所述陽極在通電過程中電離出鋅離子或鎂離子，陰極鋼筋在通電過程中在其周圍電離出氫氧根，鋅離子或鎂離子與附近裂縫里的氫氧根結(jié)合，生成沉積物修補(bǔ)混凝土裂縫。
[0007]優(yōu)選地，所述通電時(shí)間為7周，裂縫愈合率可高達(dá)100%。
[0008]優(yōu)選地，電流密度為1.5A/m2。
[0009]具體地來說，所述陽極覆蓋于待修補(bǔ)混凝土表面，所述陽極為棒狀、帶狀或板狀。
[0010]優(yōu)選地，所述陽極采用截面為梯形的鋅帶，且梯形的下寬面貼于待修補(bǔ)混凝土表面，待修補(bǔ)混凝土面可同時(shí)布置多根鋅帶。
[0011]作為另一種可選方案，所述陽極采用棒狀鎂陽極，棒狀鎂陽極通過柔性材料固定在待修補(bǔ)混凝土表面。
[0012]優(yōu)選地，所述直流電源的輸出電壓為30V?50V。
[0013]具體地來說，所述陰極引線為引自所述待修補(bǔ)混凝土構(gòu)件中的鋼筋的一條電纜，所述電纜與鋼筋的引出部位以砂漿或環(huán)氧樹脂封閉。
[0014]采用本系統(tǒng)修補(bǔ)混凝土裂縫，無需添加電解質(zhì)，修復(fù)效果好，適用于不同環(huán)境下混凝土構(gòu)件的裂縫修補(bǔ)，尤其適用于淡水環(huán)境或岸上環(huán)境下水下混凝土構(gòu)件裂縫的修補(bǔ)。尤其對(duì)于淡水中的混凝土結(jié)構(gòu)，可直接采用本專利提供的技術(shù)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，其施工更簡便，適用范圍更廣。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明采用電沉積修補(bǔ)裂縫操作中，修補(bǔ)方樁裂縫的正視圖。
[0016]圖2是本發(fā)明采用電沉積修補(bǔ)裂縫操作中，修補(bǔ)方樁裂縫的側(cè)視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明采用自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)的示意圖。
[0018]其中，裂縫I混凝土方樁2陽極3陽極引線4陰極引線5整流器6正極7負(fù)極8
【具體實(shí)施方式】
[0019]以修補(bǔ)內(nèi)河碼頭混凝土方樁2為例，說明自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)。該混凝土方樁插入水面以下并立于泥面。
[0020]參照?qǐng)D1，2，分別給出修補(bǔ)混凝土方樁裂縫的正視圖和側(cè)面圖?；炷练綐督孛娉叽鐬?00mmX 500mm，結(jié)構(gòu)表面有裂縫I和孔洞。
[0021]設(shè)置本發(fā)明的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng):陰極為待修補(bǔ)的混凝土構(gòu)件中的鋼筋。從待修補(bǔ)的混凝土構(gòu)件中的鋼筋，引出一根電纜，作為陰極引線5，并用砂漿或環(huán)氧樹脂等絕緣材料將陰極引出線部位封閉。
[0022]以鎂或鋅陽極作為陽極3，陽極引線4延伸至正極7，將陽極3覆蓋在混凝土構(gòu)件(本例中為混凝土方樁2)表面。陽極3采用截面為梯形的鋅帶，截面尺寸為上寬25.4mm、下寬31.25_、高30.5_，待修補(bǔ)混凝土面共布置3根鋅帶。
[0023]將陽極引線4和陰極引線5分別引至直流電源(整流器)的正極7和負(fù)極8，整流器自帶儀表可顯示電流和電壓輸出的大小。
[0024]調(diào)整直流電源(整流器)的輸出電流，電流密度為0.5?5A/m2 (按鋼筋面積計(jì)算)，優(yōu)選1.5A/m2通電時(shí)間為7個(gè)星期，裂縫的愈合率達(dá)100%。
[0025]直流電源的交流輸入端應(yīng)安裝外部切斷開關(guān)，其金屬外殼應(yīng)接地敏捷地電阻應(yīng)小于4Ω。直流電源的輸出電壓應(yīng)控制在50V以下，鋼筋通過黑色導(dǎo)線連接電源的負(fù)極，陽極通過紅色導(dǎo)線連接電源的正極。
[0026]本發(fā)明同樣也適合于水上區(qū)鋼筋混凝土裂縫的修復(fù)，修復(fù)系統(tǒng)與技術(shù)參數(shù)控制相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:包括直流電源、以金屬鎂或鋅制成的陽極，并以待修補(bǔ)混凝土構(gòu)件中的鋼筋作為陰極，所述陽極及陰極分別通過陽極引線及陰極引線與直流電源連接，按鋼筋面積計(jì)算的電流密度為0.5?5A/m2，通電時(shí)間為6?10周，所述陽極在通電過程中電離出鋅離子或鎂離子，陰極鋼筋在通電過程中在其周圍電離出氫氧根，鋅離子或鎂離子與附近裂縫里的氫氧根結(jié)合，生成沉積物修補(bǔ)混凝土裂縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:其特征在于所述通電時(shí)間為7周。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:優(yōu)選地電流密度為1.5A/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:所述陽極覆蓋于待修補(bǔ)混凝土表面，所述陽極為棒狀、帶狀或板狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:所述陽極采用截面為梯形的鋅帶，且梯形的下寬面貼于待修補(bǔ)混凝土表面，待修補(bǔ)混凝土面可同時(shí)布置多根鋅帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:所述陽極采用棒狀鎂陽極，棒狀鎂陽極通過柔性材料固定在待修補(bǔ)混凝土表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:所述直流電源的輸出電壓為30V?50V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其特征在于:所述陰極引線為引自所述待修補(bǔ)混凝土構(gòu)件中的鋼筋的一條電纜，所述電纜與鋼筋的引出部位以砂漿或環(huán)氧樹脂封閉。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自提供電解質(zhì)的電沉積修補(bǔ)混凝土裂縫系統(tǒng)，其包括直流電源、以金屬鎂或鋅制成的陽極，并以待修補(bǔ)混凝土構(gòu)件中的鋼筋作為陰極，所述陽極及陰極分別通過陽極引線及陰極引線與直流電源連接，按鋼筋面積計(jì)算的電流密度為0.5～5A/m2，通電時(shí)間為6～10周，所述陽極在通電過程中電離出鋅離子或鎂離子，陰極鋼筋在通電過程中在其周圍電離出氫氧根，鋅離子或鎂離子與附近裂縫里的氫氧根結(jié)合，生成沉積物修補(bǔ)混凝土裂縫。采用本系統(tǒng)修補(bǔ)混凝土裂縫，無需添加電解質(zhì)，修復(fù)效果好，適用于不同環(huán)境下混凝土構(gòu)件的裂縫修補(bǔ)，尤其適用于淡水環(huán)境或岸上環(huán)境下水下混凝土構(gòu)件裂縫的修補(bǔ)。
【IPC分類】E02B3-16, C25D9-10
【公開號(hào)】CN104863089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410062065
【發(fā)明人】陳龍, 方翔, 湯雁冰, 李海洪, 房毅, 王迎飛, 熊建波, 范志宏, 王勝年
【申請(qǐng)人】中交四航工程研究院有限公司, 廣州港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司, 廣州四航材料科技有限公司, 中交四航巖土工程有限公司, 中交第四航務(wù)工程局有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年2月24日