[发明专利]一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法

说明书

本发明公开了一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法，该装置包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入所述电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，所述电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。本发明以电解质溶液温度作为控制参数，简单、方便；实时监测混凝土内部温度，可以确保整个脱盐过程都在控制温度内进行；本发明可显著提高修复效率，节省了施工时间；显著提高电化学脱盐效率的同时无需增大通电电流密度，可以有效避免大电流密度带来的钢筋延性、混凝土黏结性能降低等负面影响。

技术领域

本发明属于土木工程混凝土结构耐久性修复的技术领域，具体涉及一种提升混凝土电化学修复效率的装置及方法。

背景技术

混凝土结构性能良好，造价低廉，在建筑工程中应用非常广泛。但事实上，大量的混凝土结构都由于各种原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是因为结构设计抗力不足或使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于耐久性的不足而导致的。混凝土结构由于耐久性不足造成的损失十分巨大。1986年国家统计局和建设部对全国城乡28个省、市、自治区的323个城市和5000个镇进行普查，在我国46.76亿m²的城镇房屋建筑中，有23亿m²需要分期分批进行评估与加固，其中半数以上急需维修加固之后才能正常使用。另外据1994年铁路秋检统计，在全国共有6137座铁路存在着不同程度的损伤，占铁路桥总数的18.8％。混凝土耐久性问题主要有碳化作用、氯盐侵蚀、冻融作用、碱‐集料反应等，其中氯盐侵蚀造成的危害最为严重。2004年《中国腐蚀调查报告》表明，建筑腐蚀造成的直接损失(1000亿元/年)中，氯盐环境的腐蚀占主要部分。氯盐侵蚀主要发生在海洋及近海地区、道路除冰盐、盐湖盐碱地和工业环境中。在氯盐侵蚀下，混凝土结构内部钢筋极容易锈蚀，导致混凝土结构性能劣化，影响结构正常使用，危害结构服役安全。因此，为了提升既有混凝土结构的耐久性能，延长结构的使用寿命，降低工程结构的全寿命周期成本，混凝土结构耐久性修复已成为土木工程中无法回避、刻不容缓需要解决的重要问题。

既有混凝土结构的耐久性修复方法主要有表面防护处理、钢筋阻锈处理、电化学修复方法，而对于已经发生钢筋锈蚀的混凝土结构，电化学保护法是使混凝土结构中钢筋立即停止锈蚀的唯一无损修复方法。电化学修复方法包括电化学再碱化、电化学沉积和电化学脱盐等修复方法。该类方法基本原理较为相似，特别地，针对氯盐侵蚀混凝土结构，普遍采用电化学脱盐修复方法，实施过程中在混凝土内部钢筋与外部电解液内金属网之间施加电场，使混凝土中钢筋附近的氯离子在电场力作用下迁向阳极，流动进入电解液中，内部钢筋的电极反应生成氢氧根离子，提高了钢筋附近混凝土的pH值，有利于钢筋恢复及维持钝态。

然而，电化学脱盐修复方法在效率上的仍缺乏有效的控制手段，电化学修复效率不足会延长结构修复工期，妨碍工程结构的正常使用，造成不良的社会影响；另一方面，传统的电化学脱盐修复方法一般通过增大通电电流密度和电压等参数来提升修复效率，而过大的电流密度和电压会导致钢筋氢脆、钢筋‐混凝土黏结性能下降等不良影响。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种提升混凝土电化学修复效率的装置及方法，该方法通过调节电解质溶液的温度，并监测混凝土内部温度来确保整个脱盐修复过程在所控制的温度范围内进行，使得在相同的修复时间内，迁出混凝土的氯离子含量更高。