[发明专利]混凝土电化学处理的工艺

说明书

发明领域

本发明涉及钢筋混凝土电化学处理的工艺。

发明背景

在钢筋混凝土中，钢筋通常因在混凝土块的碱性环境中而防腐蚀。然而，在诸如硫的氧化物环境中，受二氧化碳及其他气体的作用，含碱量会逐渐减少。该过程的术语叫做碳酸盐化过程(carbonation)，而受到大气气体作用的混凝土被称作碳酸盐化了。

其效果是pH值渐渐减少，如果该工艺允许继续，pH值将继续下降，当其达到约为9.5时，钢筋不再防腐蚀。钢筋发生腐蚀会导致钢筋脆弱而从混凝土上剥落。

以前已经有过对提高已碳酸盐化的混凝土含碱量的工艺的报道，如欧洲专利No.264,421和美国专利No.4,865,702。在该工艺中，电流在外电极与作为阴极的混凝土内钢筋之间流过，其中外电极则与涂于混凝土外表面的碱性电解液相接触。

在此工艺中发生两个效应：碱性电解液流进混凝土，在阴极区含碱量增加。其有利点在于：钢筋再次钝化，渗进混凝土的电解液层在具有足够高的pH值的钢筋上方及周围保持一个覆盖区，以使钢筋保持钝化。这一工艺已熟知为再碱化工艺。

作为本工艺的碱性电解液，欧洲专利No.264,421提供了液态的或吸收于诸如石棉、纤维素、锯屑、砂、粘土之类多孔介质中的钙、钠和/或钾盐的含水溶液，或者电解液可以是强烈缓凝的混凝土、灰浆、水泥浆或石灰浆。英国专利申请No.2,271,123A公布了一种工艺，其中含水电解液中使用了碳酸钠或硼酸钠。然而，该工艺在商业规模操作中所用的碱性电解液是一种碳酸钠的含水溶液。

本发明要解决的问题

尽管该工艺用碳酸钠溶液作碱性电解液的结果一般来说还是非常成功的，但是，处理后的混凝土表面往往出现风化。这是厚重结晶盐的沉积物，看起来不雅观，故不适于作装饰涂料。结果，处理后必须彻底清洗混凝土以除去风化物。

现已发明出解决上述问题的方法，即采用碳酸钾溶液作为电解液。

发明综述

根据本发明，混凝土的电化学再碱化的工艺包括在阳极和阴极之间通直流电流，其中，阳极跟涂于混凝土外表面的含水电解液层相接触，阴极位于混凝土内部，使混凝土内部的pH值增加，混凝土表面层渗入电解液，其中电解液层包括浓度至少为0.3摩尔的碳酸钾含水溶液。

本发明的有益效果

本发明采用碳酸钾含水溶液作为碱性电解液所获得的优点在于处理后混凝土外表面上的风化物减少或消除了。这一优点是现有技术所不能预知的，从而是预想不到的。

本发明详述

所谓外表面就是曝露于大气的表面。电解液是指碳酸钾的含水溶液。

阳极可以浸入电解液中，或在工艺的一些实施例中，阳极可与粘结涂料连接，该粘结涂料包括跟水混合形成粘结混合物的有机保水材料。

碳酸钾溶液的浓度最好至少为0.5摩尔，浓度从0.5摩尔以上到饱和浓度的溶液特别适合。

碳酸钾可以在现场由钾离子源和碳酸盐离子源生成。比如，可以将氢氧化钾作为钾离子源、碳酸锂作为碳离子源加到水中制成电解液。然而，电解液除了由碳酸钾派生的离子和水外，最好基本上不含有离子，尽管有少量其他离子，如钙、钠和锂(例如按商用上碳酸钾存在的量中)可以接受。因此，将碳酸钾(作为该化合物)加到水中制造电解液是方便的。这种碳酸钾可以是一般工业级材料，例如，一种包含按干重量为基础计，至少97％的碳酸钾。

建议钠离子量，如果存在的话，按照碳酸钾干重量计，小于碳酸钾重量的5％，因为发明人发现碳酸钠是处理后在混凝土表面产生风化的材料。

工艺开始时电解液的pH值最好为10.5至12.5，更好在10.9至12.0之间。

可以用粘结涂料使电解液与混凝土的外表面保持接触，粘结涂料包括有机保水材料和水的粘结混合物。

作为选择，电解液也可通过盛电解液并可移动地置于混凝土上的槽与混凝土外表面保持接触。

在使用粘结涂料时，粘结混合物可以喷涂并在喷涂工艺中实现水跟含有碳酸钾与保水材料的组合物的混合。

该保水材料方便地是一种纤维素纤维，比如象欧洲专利No.398,117或美国专利Nos.5,198.082，5,228,959及5,407,543所描述的，还有纤维素纤维和碳酸钾的混合物，该混合物按纤维素纤维的干重量计，包含至少10％重量的碳酸钾，按纤维素纤维的干重量计，最好包含20％至150％重量的碳酸钾。