[发明专利]一种提升混凝土抗微生物腐蚀性能的方法

说明书

本发明公开了一种提升混凝土抗微生物腐蚀性能的方法，将内置钢筋的混凝土浸没于直流电解装置的乳酸铜电解液中，以混凝土中的钢筋为阴极，进行直流电解；再清洗电解后的混凝土、吹干，依次浸泡于多巴胺溶液、正十二硫醇溶液中镀膜，取出后清洗、吹干。其通过在混凝土表面沉积铜及铜氧化物提升混凝土的抗微生物腐蚀性能；通过在沉积物表面添加的复合镀层，提高试件表面的疏水性，减少铜离子浸出，提高沉积物的使用寿命；通过采用硝酸铜替换了硫酸铜制备的电解液，避免电沉积过程中硫酸根离子对混凝土性能的影响。本发明提供的混凝土电沉积方法及装置结构简单、操作简捷、防腐效果好，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术领域

本发明属于混凝土结构耐久性领域，具体涉及一种提升混凝土抗微生物腐蚀性能的方法。

背景技术

微生物腐蚀是导致混凝土污水管道受损破坏的主要原因之一。污水以及堆积在管道底部的污泥层中含有大量的细菌，其中硫酸盐还原菌和硫酸盐氧化菌对混凝土危害及其严重。它们代谢生成的硫酸与水泥水化发生化学反应，一方面生成具有膨胀性的钙矾石和石膏，造成混凝土内部产生微裂缝；另一方面，反应消耗大量的Ca（OH）₂，降低了混凝土pH值，破坏了钢筋钝化膜。微生物引起的混凝土侵蚀不仅造成了巨大的经济损失，而且严重地破坏了污水管道的结构安全性。许多学者针对微生物对混凝土的腐蚀过程和机理进行了大量研究，并在此基础上采取一系列措施对混凝土微生物腐蚀进行防护。

涂层技术能够在初期起到有效的抗菌防腐效果，但由于涂层材料与混凝土表面的粘结性能较差，在污水水流的冲刷作用下，表面涂层会剥离脱落，后期防腐效果很差。此外，对于已被侵蚀的现有管道，涂层方法实施困难，成本较高，并且已被腐蚀的混凝土表面与涂层材料的粘结性能更差，难以起到长期防腐的作用。

为了增强保护层与混凝土基体之间的粘结力，运用电化学沉积的方法将氧化亚铜沉积在管道内侧。电沉积法制备氧化亚铜方便快捷且成本较低，在电场作用下，氧化亚铜能与混凝土表面形成较强的粘结力。由于在混凝土基体上电沉积氧化亚铜是一种新型技术，目前主要存在如下几方面不足：

1、之前研究中电沉积参数的选取主要借鉴了金属电沉积的参数，而混凝土基体与金属基体之间存在很大差异，混凝土电阻很大且表面结构复杂，需要选取适合混凝土基体的电沉积参数；

2、先前研究主要侧重提高氧化亚铜的纯度，导致沉积在混凝土表面的铜含量很低，但氧化亚铜在实际污水管道中容易氧化成CuO，且Cu和CuO也具有很好的杀菌性能，因此，提升混凝土表面铜元素的含量是抗微生物性能的关键；

3、通常电沉积氧化亚铜所用电解液为硫酸铜与乳酸的混合溶液，但混凝土试件长期浸泡在含有硫酸根溶液中，会反应生成钙矾石和石膏，对混凝土自身性能造成影响，因此需要改变电解液的溶液组成；

4、在污水的冲刷下，沉积在混凝土表面的氧化亚铜和氧化铜容易浸出，导致镀层的使用寿命较低，因此需要再沉积后做后续处理，提升其耐久性。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种提升混凝土抗微生物腐蚀性能的方法及装置，提升涂层内铜元素的含量。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案如下：

一种提升混凝土抗微生物腐蚀性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将内置钢筋的混凝土浸没于直流电解装置的乳酸铜电解液中，以混凝土中的钢筋为阴极，进行直流电解；

S2、清洗电解后的混凝土、吹干，浸泡于多巴胺溶液中镀膜，取出后清洗、吹干；

S3、浸泡于正十二硫醇溶液中镀膜，取出后清洗、吹干。

上述直流电解装置的阴极为浸泡于电解液中的混凝土内置钢筋，阳极为钛网片，电解液为乳酸铜溶液，直流电源为阴极和阳极供电；