適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其包括：與固定建筑物固定連接的支架，及由所述支架提供承托力的用于容納電解質(zhì)溶液的水槽，所述水槽由側(cè)板和底板圍合形成且圍繞著非水下混凝土結(jié)構(gòu)的待修復(fù)區(qū)域，水槽的側(cè)板、底板兩兩相接之處及其與所圍繞的混凝土結(jié)構(gòu)表面的交接之處采用密封防水結(jié)構(gòu)密封，水槽內(nèi)盛裝有電解質(zhì)溶液，液面高于混凝土結(jié)構(gòu)待修復(fù)區(qū)域的最高處，水槽內(nèi)表面設(shè)置有陽極金屬網(wǎng)，陽極金屬網(wǎng)及待修復(fù)區(qū)域的混凝土裂縫中的鋼筋分別通過電纜線與電源的正極及負(fù)極連接。本實用新型很方便制作適合于非水下混凝結(jié)構(gòu)的耐久性修復(fù)裝置，使電化學(xué)處理過程得以充分實施。本裝置安裝、拆卸方便，所用水槽可重復(fù)利用。
【專利說明】適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于混凝土結(jié)構(gòu)修補與加固【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋銹蝕會造成混凝土裂縫以及剝落破壞，從而降低結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，是引起混凝土結(jié)構(gòu)性能降低的主要原因之一。對已出現(xiàn)鋼筋銹蝕的混凝土結(jié)構(gòu)，必須及時采取與銹蝕階段相對應(yīng)的措施對其進行耐久性修復(fù)處理。
[0003]處于海洋等氯化物環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，氯離子是引發(fā)鋼筋銹蝕主要原因。對已受氯離子污染的混凝土目前多采用鑿除舊有受污染混凝土并重新澆筑新混凝土的修復(fù)方法。該法可徹底去除氯離子，但工程量大，耗費大量人力、物力，并產(chǎn)生大量廢棄物。與此對應(yīng)，電化學(xué)脫鹽能在保留舊有混凝土的基礎(chǔ)上，脫除已侵入混凝土中的氯離子，是一種更為先進、更便捷的修復(fù)技術(shù)，可有效、快速地恢復(fù)混凝土耐久性。該技術(shù)上世紀(jì)70年代開始研發(fā)，目前在國內(nèi)外已有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐，但相比國外，該技術(shù)在我國還僅僅出于起步階段，除個別示范性工程外，未見大規(guī)模應(yīng)用。
[0004]電化學(xué)脫鹽技術(shù)在耐久性問題出現(xiàn)初期(如僅僅發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕，并未見銹脹裂縫)是恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性的一種行之有效的方法。然而對于鋼筋銹蝕裂縫已較為嚴(yán)重的情況，僅僅使用電化學(xué)脫鹽技術(shù)對恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)耐久性的效果不佳。即便采用電化學(xué)脫鹽技術(shù)使氯離子濃度下降至安全閾值以下，耐久性問題也會很快反彈。這是由于結(jié)構(gòu)中已出現(xiàn)裂縫，這些裂縫成為氯離子滲透的快捷通道，氯離子將以比在完好混凝土中快得多的速度滲透至鋼筋表面，鋼筋很快便再次銹蝕。對于受氯鹽侵蝕并出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土，若要采用電化學(xué)脫鹽進行修復(fù)，必須對裂縫進行修補。裂縫修補常用的方法有:對裂縫進行灌漿、表面封閉處理等等。無論采取哪種方法，都會增加一個步驟，不可避免地增加工程量，使電化學(xué)脫鹽的便捷性大打折扣。
[0005]上世紀(jì)80年代末由日本學(xué)者通過實驗證實電沉積技術(shù)可封閉混凝土中的裂縫。目前該方法在國內(nèi)外還是室內(nèi)研究居多，僅有少量現(xiàn)場實驗。在實際中，施工現(xiàn)場往往為待修補鋼筋混凝土帶來諸多意想不到的問題，以致該電沉積技術(shù)一直難以得到有效實施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是提出一種適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:一種適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其包括:
[0008]與固定建筑物固定連接的支架，及
[0009]由所述支架提供承托力的用于容納電解質(zhì)溶液的水槽，所述水槽由側(cè)板和底板圍合形成且圍繞著非水下混凝土結(jié)構(gòu)的待修復(fù)區(qū)域，水槽的側(cè)板或底板與混凝土結(jié)構(gòu)表面平行或從外部垂直地延伸至混凝土結(jié)構(gòu)表面，使混凝土結(jié)構(gòu)待修復(fù)區(qū)域處于水槽槽腔之中，水槽的側(cè)板、底板兩兩相接之處及其與所圍繞的混凝土結(jié)構(gòu)表面的交接之處采用密封防水結(jié)構(gòu)密封，
[0010]水槽內(nèi)盛裝有電解質(zhì)溶液，液面高于混凝土結(jié)構(gòu)待修復(fù)區(qū)域的最高處，
[0011]水槽內(nèi)表面設(shè)置有陽極金屬網(wǎng)，陽極金屬網(wǎng)及待修復(fù)區(qū)域的混凝土裂縫中的鋼筋分別通過電纜線與電源的正極及負(fù)極連接。
[0012]作為其中一種情況，所述的非水下混凝土結(jié)構(gòu)為梁。所述水槽由平行于梁底面的底板、分別平行于梁前側(cè)面和后側(cè)面的前側(cè)板和后側(cè)板及與梁橫截面垂直相接的左側(cè)面與右側(cè)面連接構(gòu)成。
[0013]作為另一種情況，所述的非水下混凝土結(jié)構(gòu)為柱。所述水槽由平行于柱側(cè)面的四塊側(cè)板及與柱橫截面垂直相接的底板連接構(gòu)成。
[0014]具體地來說，所述支架由從外部水平插入梁體內(nèi)部的膨脹螺栓及與膨脹螺栓連接的水平托板構(gòu)成。
[0015]所述水平托板底部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水平托板豎直位置的調(diào)節(jié)螺栓。
[0016]作為另一種實施方式，所述支架支撐固定于待修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)周圍的平地上。
[0017]本實用新型很方便制作適合于非水下混凝結(jié)構(gòu)的耐久性修復(fù)裝置，待修復(fù)區(qū)域浸沒于電解液溶液中，使電化學(xué)處理過程得以充分實施。本裝置安裝、拆卸方便，所用水槽可重復(fù)利用。尤其適用于有多個相同梁、柱構(gòu)件的大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)，具有很強的實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本實用新型的裝置原理圖。
[0019]圖2修復(fù)梁所用水槽安裝示意圖，其中步驟(a)為施工前的待修復(fù)混凝土梁，步驟(b)為支架安裝，步驟(C)為水槽安裝。
[0020]圖3修復(fù)柱所用水槽安裝示意圖，其中步驟(a)為施工前的待修復(fù)混凝土柱，步驟(b)為安裝水槽底板，步驟(c)為安裝水槽側(cè)板及陽極網(wǎng)。

【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]本例以一陸上鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)為例。
[0023]裝置安裝步驟如圖2所示，具體操作如下:
[0024](I)在梁100上打入膨脹螺栓11，利用膨脹螺栓11安裝支撐托板12，支撐托板12底部設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓13，可調(diào)節(jié)支撐托板12的高度。
[0025](2)水槽20為帶端板的U型PVC槽，將水槽安裝在支撐架上。水槽的底板21和前后側(cè)板22分別與梁的底面及前后側(cè)面平行，水槽的左右側(cè)板23則與梁的橫截面垂直相接，從而將梁的待修復(fù)區(qū)域圍于水槽槽腔之中。使水槽底部與梁距離10cm，水槽與梁接觸處采用密封膠24密封。
[0026](3)將不銹鋼陽極網(wǎng)30鋪設(shè)在水槽20內(nèi)壁，例如本例中可以是水槽的底面和兩側(cè)面，陽極網(wǎng)引一電線。
[0027](4)在混凝土中鉆孔至露出鋼筋40，將電線焊接在鋼筋上，焊接處用密封膠密封。
[0028](5)將連接不銹鋼的電線與連接鋼筋的電線分別接入電源50的正極與負(fù)極。
[0029](6)往水槽加入添加0.lmol/1 Mg (NO3) 2電解質(zhì)溶液60。
[0030](7)打開電源通入恒電流，使電流密度達到lA/m2。
[0031 ] 每隔7天根據(jù)電解質(zhì)溶液的減少量添加Mg (NO3) 2溶液，并測量溶液pH值，若pH值低于6可添加pH緩沖劑。通電40天，裂縫愈合率達95%。氯離子含量下降達80%以上。通電結(jié)束后，將水槽中溶液排走，擰松支撐鐵架上的螺栓可使水槽與混凝土梁分離并將水槽拆卸。
[0032]實施例2
[0033]本例以一陸上鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)為例。
[0034]裝置安裝步驟如圖3所示，具體操作如下:
[0035](I)首先在柱子200兩側(cè)放置支撐鐵架，支撐鐵架可直接支撐在柱周圍的地面上。將水槽底板71安裝在支撐架上，底板與混凝土柱接觸處涂抹密封膠。
[0036](2)安裝水槽側(cè)板72，四塊玻璃鋼板利用角鋼及螺栓固定好，形成包裹混凝土柱子的玻璃鋼套，接縫處采用密封膠密封。
[0037](3)將玻璃鋼套利用角鋼及螺栓固定在底板71上。
[0038](4)往水槽內(nèi)灌2?3cm厚的添加了防水材料的砂漿。
[0039](5)把一帶電線的不銹鋼陽極網(wǎng)放置在水槽內(nèi)，并使其盡量貼近水槽側(cè)面，電線接頭不要接觸到溶液。
[0040](6)在混凝土中鉆孔，并露出的鋼筋，將電線焊接在鋼筋上，焊接處用密封膠密封。
[0041](7)將連接不銹鋼的電線與連接鋼筋的電線分別接入電源的正極與負(fù)極。
[0042](8)往水槽加入添加了 pH緩沖劑的0.lmol/1 Mg(NO3)2電解質(zhì)溶液。
[0043](9)打開電源通入恒電流，使電流密度達到lA/m2。
[0044]本實用新型裝置的工作原理是在陰陽兩極之間施加通恒定電流，電流方向從陽極通過電解質(zhì)流向陰極。此時陰極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)
[0045]2H20+2e_ — 20Η>Η2 ?
[0046]而電解質(zhì)中溶解的金屬陽離子Mg2+在電場作用下遷移至混凝土表面。若混凝土存在裂縫，則裂縫處電流密度顯著增大，陽離子會優(yōu)先在裂縫處積聚并與陰極產(chǎn)生的OH-發(fā)生如下反應(yīng)
[0047]Mg2++20r ^ Mg (OH) 2 I
[0048]Zn2++20H — ZnO 丨 +H2O
[0049]形成沉積物，填充在裂縫處。與此同時，混凝土內(nèi)的Cl-在電場作用下逐漸往混凝土表面遷移并脫除，實現(xiàn)脫鹽與裂縫修補同步的效果。
[0050]在通恒定電流的同時，陽極會發(fā)生如下反應(yīng):
[0051 ] 2H20 — 2H++2e +O2 個
[0052]由于陰極產(chǎn)生的OH-會被消耗，陽極產(chǎn)生的H+會在溶液中富集，降低溶液pH值，對混凝土造成酸化腐蝕，因此在溶液中添加pH緩沖劑，可防止溶液pH降低。
[0053]每隔7天根據(jù)電解質(zhì)溶液的減少量添加Mg (NO3) 2溶液，并測量溶液pH值，若pH值低于6可添加pH緩沖劑。通電50天，裂縫愈合率達95%。
[0054]通電結(jié)束后，將水槽中溶液排走，擰松水槽側(cè)板與底板上螺栓便可將水槽拆卸。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于包括: 與固定建筑物固定連接的支架，及 由所述支架提供承托力的用于容納電解質(zhì)溶液的水槽，所述水槽由側(cè)板和底板圍合形成且圍繞著非水下混凝土結(jié)構(gòu)的待修復(fù)區(qū)域，水槽的側(cè)板或底板與混凝土結(jié)構(gòu)表面平行或從外部垂直地延伸至混凝土結(jié)構(gòu)表面，使混凝土結(jié)構(gòu)待修復(fù)區(qū)域處于水槽槽腔之中，水槽的側(cè)板、底板兩兩相接之處及其與所圍繞的混凝土結(jié)構(gòu)表面的交接之處采用密封防水結(jié)構(gòu)密封， 水槽內(nèi)盛裝有電解質(zhì)溶液，液面高于混凝土結(jié)構(gòu)待修復(fù)區(qū)域的最高處， 水槽內(nèi)表面設(shè)置有陽極金屬網(wǎng)，陽極金屬網(wǎng)及待修復(fù)區(qū)域的混凝土裂縫中的鋼筋分別通過電纜線與電源的正極及負(fù)極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于包括:所述的非水下混凝土結(jié)構(gòu)為梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于包括:所述水槽由平行于梁底面的底板、分別平行于梁前側(cè)面和后側(cè)面的前側(cè)板和后側(cè)板及與梁橫截面垂直相接的左側(cè)面與右側(cè)面連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于包括:所述的非水下混凝土結(jié)構(gòu)為柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于包括:所述水槽由平行于柱側(cè)面的四塊側(cè)板及與柱橫截面垂直相接的底板連接構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于:所述支架由從外部水平插入梁體內(nèi)部的膨脹螺栓及與膨脹螺栓連接的水平托板構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于:所述水平托板底部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)水平托板豎直位置的調(diào)節(jié)螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于非水下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的裝置，其特征在于:所述支架支撐固定于待修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)周圍的平地上。
【文檔編號】E04G23/02GK204098521SQ201420520917
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】方翔, 陳龍, 湯雁冰, 李海洪, 熊建波, 范志宏, 王勝年, 房毅 申請人: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, 中國港灣工程有限責(zé)任公司