基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土作為最常見的工程建筑材料，在風(fēng)吹日曬，海水腐蝕等自然條件下，會產(chǎn)生裂紋，局部損傷等問題，到目前為止，有關(guān)修復(fù)混凝土裂縫的研宄，人們已經(jīng)提出了許多的修復(fù)方法，如，粘結(jié)，灌漿以及密封等方法，但這些方法，在水環(huán)境中應(yīng)用有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的在水環(huán)境中常用的混凝土修復(fù)方法不適用的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，將混凝土裂縫中的鋼筋作為陰極，使用不銹鋼網(wǎng)作為輔助陽極，將不銹鋼網(wǎng)放置在混凝土附近的水中，用鎂鹽溶液和鋅鹽溶液復(fù)配作為電沉積溶液，將電沉積溶液倒入混凝土裂縫附近的水中，用直流穩(wěn)壓電源分別給陰極和陽極通電，通過電化學(xué)沉積作用對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)。
[0005]本發(fā)明的特征還在于，
[0006]不銹鋼網(wǎng)所采用的不銹鋼為304不銹鋼，不銹鋼網(wǎng)的形狀和尺寸與待修復(fù)裂縫相適應(yīng)。
[0007]陰極和陽極之間的距離為40?70mm。
[0008]鋅鹽為硝酸鋅，所述的鎂鹽為硝酸鎂。
[0009]鋅鹽濃度為0.04mol/L?0.lmol/L，所述儀鹽濃度為0.05mol/L?0.lmol/L。
[0010]直流穩(wěn)壓電源的電壓為I?3V。
[0011 ] 施加在所述混凝土裂縫表面的電流密度為0.25A/m2?lA/m2。
[0012]通電時間為5?7天。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1、以硝酸鎂為電沉積溶液，因?yàn)樵诤Ｋ杏写罅康逆V離子可以作為我們修復(fù)海工混凝土的原料，其次以硝酸鎂為沉積液，得到的沉積物為Mg (OH) 2和MgO的復(fù)合物與其他學(xué)者所應(yīng)用的鋅離子和鈣離子有更好的粘合效果。
[0015]2、以價格便宜的不銹鋼網(wǎng)為輔助電極，在實(shí)驗(yàn)周期的控制，沉積物的沉積位置、形貌和致密程度等方面都有更好的效果。
[0016]3、以硝酸鎂與硝酸鋅溶液復(fù)配的溶液為電沉積液，在合適的沉積電壓下，可以得到更加致密，強(qiáng)度更高的沉積物。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，將混凝土裂縫中的鋼筋作為陰極，使用不銹鋼網(wǎng)作為輔助陽極，將不銹鋼網(wǎng)放置在混凝土附近的水中，用鎂鹽溶液和鋅鹽溶液復(fù)配作為電沉積溶液，將電沉積溶液倒入混凝土裂縫附近的水中，用直流穩(wěn)壓電源分別給陰極和陽極通電，通過電化學(xué)沉積作用對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)。
[0018]不銹鋼網(wǎng)所采用的不銹鋼為304不銹鋼，不銹鋼網(wǎng)的形狀和尺寸與待修復(fù)裂縫相適應(yīng)。陰極和陽極之間的距離為40?70mm。鋅鹽為硝酸鋅，鎂鹽為硝酸鎂。鋅鹽濃度為0.04mol/L?0.lmol/L，鎂鹽濃度為0.05mol/L?0.lmol/L。直流穩(wěn)壓電源的電壓為I?3Vo施加在所述混凝土裂縫表面的電流密度為0.25A/m2?lA/m2。通電時間為5?7天。
[0019]本發(fā)明基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法的化學(xué)反應(yīng)原理是:混凝土主要是依靠水泥漿體孔溶液中的K+，Na+，Ca+，OF等離子導(dǎo)電，向回路中施加微弱的低壓直流電，當(dāng)電流流過時，正負(fù)離子分別向兩極移動，即在電位差的作用下，試件內(nèi)部的陰極反應(yīng)產(chǎn)物OH—由鋼筋穿過保護(hù)層向試件表面迀移，水泥漿體孔溶液中的OH —向試件表面迀移，而的K+，Na+，Ca+向鋼筋處移動，電沉積溶液(假定采用Mg(NO3)2溶液)中的0『，勵_向片狀不銹鋼網(wǎng)網(wǎng)板移動，而Mg+，H+向試件表面及內(nèi)部迀移，隨后Mg +與陰極處的OH —結(jié)合產(chǎn)生Mg (OH) 2沉積物填充裂縫。
[0020]采用Mg (NO3) 2電沉積溶液，發(fā)生的主要電極反應(yīng)如下:
[0021 ]陽極 40H — 4e 一 2H0+0 個
[0022]陰極4H++4e — 2H i Mg++20『一 Mg (OH) 2 I。
[0023]電化學(xué)反應(yīng)后的沉積物在混凝土裂縫的表面沉積，從而達(dá)到修復(fù)裂縫的目的。
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]制作試件:
[0026]實(shí)驗(yàn)用水泥砂楽試件為圓柱狀，尺寸為d = 55mm，h = 25mm，水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為3/1，鋼筋R = 2.16mm,預(yù)先埋置一根鋼筋于砂漿試件中，與圓柱圓面平行，距圓面12mm，保護(hù)層厚度(鋼筋外邊緣與裂縫所在面之間的距離)為12?13mm。試件在溫度為20±2°C，相對濕度為95%以上的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7天后將其縱向劈裂，在其中部位置附近產(chǎn)生貫穿裂縫，縫寬為I?2mm。保證沉積物只在裂縫所在面生成，其他面上均涂上硅橡膠，為控制誤差，在恒溫箱內(nèi)放置Ih后稱其初始質(zhì)量。
[0027]實(shí)施例1
[0028]將濃度為0.04mol/L的硝酸鎂與濃度為0.05mol/L硝酸鋅1:1復(fù)配電沉積溶液，沉積電壓IV，混凝土表面的電流密度為0.25A/m2，不銹鋼網(wǎng)與混凝土表面的距離40mm，連續(xù)通電5天后，取出試件，裂縫修復(fù)率98 %。
[0029]實(shí)施例2
[0030]將濃度為0.08mol/L硝酸鎂與濃度為0.08mol/L的硝酸鋅3: I復(fù)配電沉積溶液，沉積電壓2V，混凝土表面的電流密度為0.5A/m2，不銹鋼網(wǎng)與混凝土表面的距離50mm，連續(xù)通電6天后，取出試件，裂縫修復(fù)率99 %。
[0031]實(shí)施例3
[0032]濃度為0.lmol/L的硝酸鋅電沉積溶液，沉積電壓3V，混凝土表面電流密度1.0A/m2，不銹鋼網(wǎng)與混凝土表面的距離60mm，連續(xù)通電7天后，取出試件，裂縫修復(fù)率97%。
[0033]實(shí)施例4
[0034]將濃度為0.05mol/L硝酸鎂電沉積溶液，沉積電壓IV，混凝土表面電流密度1.0A/m2，不銹鋼網(wǎng)與混凝土表面的距離70mm，連續(xù)通電7天后，取出試件，裂縫修復(fù)率100%。
[0035]帶裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)采用電化學(xué)復(fù)合法沉積法修復(fù)后，混凝土的裂縫中生成氫氧化鎂和氫氧化鋅嵌合沉積物，覆蓋混凝土表面，修復(fù)混凝土裂縫，填充混凝土內(nèi)部孔隙，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，沉積物與裂縫內(nèi)壁的結(jié)合力可達(dá)到較高抗拉強(qiáng)度(本實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)度可達(dá)到承受自身重量不斷裂)。這種嵌合沉積物在強(qiáng)度上更高，可以有效的為混凝土試件表面和斷裂處覆蓋一層保護(hù)層，在一定程度上阻止裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，可有效的延長混凝土結(jié)構(gòu)的壽命O
[0036]本發(fā)明適用于海水環(huán)境中混凝土工程的維護(hù)以及傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)難以奏效或修復(fù)成本太高的混凝土結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的電化學(xué)復(fù)合沉積方法修復(fù)混凝土裂縫采用的沉積鹽采中海水中的鎂離子為原料，采用比鈦電極更廉價的不銹鋼網(wǎng)電極(與鈦電極相比有過之而無不及)，而且修復(fù)過程簡潔，易操作，在實(shí)際應(yīng)用中很有優(yōu)勢。
[0037]本發(fā)明就電化學(xué)沉積方法修復(fù)混凝土裂縫中輔助電極種類和形狀、沉積鹽選擇、沉積電壓對沉積效果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)探宄，測定了沉積實(shí)驗(yàn)后試件裂縫填充情況、粘合效果及裂縫愈合速率.通過研宄發(fā)現(xiàn)，以硝酸鎂為沉積鹽在低壓直流電下，用不銹鋼網(wǎng)做輔助陽極，連續(xù)沉積三天之后裂縫基本修復(fù)完全。此外，我們發(fā)現(xiàn)將硝酸鎂和硝酸鋅做成3:1復(fù)合沉積液，在4V的直流電壓下，用不銹鋼網(wǎng)為輔助陽極連續(xù)進(jìn)行三天的沉積之后，裂縫基本修復(fù)完全，可以得到更加密實(shí)，強(qiáng)度更加優(yōu)秀的沉積物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，將混凝土裂縫中的鋼筋作為陰極，使用不銹鋼網(wǎng)作為輔助陽極，將不銹鋼網(wǎng)放置在混凝土附近的水中，用鎂鹽溶液和鋅鹽溶液復(fù)配作為電沉積溶液，將電沉積溶液倒入混凝土裂縫附近的水中，用直流穩(wěn)壓電源分別給陰極和陽極通電，通過電化學(xué)沉積作用對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，所述不銹鋼網(wǎng)所采用的不銹鋼為304不銹鋼，不銹鋼網(wǎng)的形狀和尺寸與待修復(fù)裂縫相適應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，所述陰極和陽極之間的距離為40?70mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，所述鋅鹽為硝酸鋅，所述的鎂鹽為硝酸鎂。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，所述鋅鹽濃度為0.04mol/L?0.lmol/L，所述鎂鹽濃度為0.05mol/L?0.lmol/L06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，所述直流穩(wěn)壓電源的電壓為I?3V。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，施加在所述混凝土裂縫表面的電流密度為0.25A/m2?lA/m2。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，其特征在于，通電時間為5?7天。
【專利摘要】基于復(fù)合鹽電化學(xué)沉積修復(fù)海工混凝土裂縫的方法，將混凝土裂縫中的鋼筋作為陰極，使用不銹鋼網(wǎng)作為輔助陽極，將不銹鋼網(wǎng)放置在混凝土附近的水中，用鎂鹽溶液和鋅鹽溶液復(fù)配作為電沉積溶液，將電沉積溶液倒入混凝土裂縫附近的水中，用直流穩(wěn)壓電源分別給陰極和陽極通電，通過電化學(xué)沉積作用對混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)。本發(fā)明適用于海水環(huán)境中混凝土工程的維護(hù)以及傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)難以奏效或修復(fù)成本太高的混凝土結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的電化學(xué)復(fù)合沉積方法修復(fù)混凝土裂縫采用的沉積鹽采中海水中的鎂離子為原料，采用比鈦電極更廉價的不銹鋼網(wǎng)電極(與鈦電極相比有過之而無不及)，而且修復(fù)過程簡潔，易操作，在實(shí)際應(yīng)用中很有優(yōu)勢。
【IPC分類】E02D29/16, E02D15/06
【公開號】CN104963342
【申請?zhí)枴緾N201510363868
【發(fā)明人】杜寶中, 劉柏毅, 沈西, 吳倩
【申請人】西安理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月26日