CN101418595B - 一种脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，将混凝土中的钢筋作为阴极，将钛网板作为阳极，放置在混凝土附近，以浓度为0.05～0.50mol/L锌盐或镁盐水溶液作为电沉积溶液，将混凝土浸在电沉积溶液中，采用脉冲电源，脉冲开通时间/关断时间为0.6～1ms/0.6～1ms，施加的混凝土表面电流密度为0.25～3A/m2，通过电沉积作用对存在裂缝的混凝土进行修复。本发明还公开了上述脉冲电沉积修复混凝土裂缝方法的适用装置。本发明提供的脉冲电沉积修复混凝土裂缝方法及其修复装置具有结构简单、操作方便、成本低、效果好等优点，适用于水环境中的混凝土结构以及传统的修复技术难以奏效或修复成本太高的混凝土结构。
Description
技术领域
本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种用脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法及装置。
背景技术
混凝土材料是现代建筑、水利、港口和桥梁等工程中应用最广泛的工程材料，发挥着其他材料无法替代的作用和功能。混凝土材料的缺点是脆性大、易腐蚀，在其服役过程中会受到外部环境和内部因素的作用，产生裂纹、局部损伤和腐蚀等病害，日积月累，这些病害会日益加重，致使混凝土材料的性能不断降低，轻者会影响结构的正常使用或缩短结构使用寿命，重者会产生灾难性事故，给国民经济和人民的生命安全带来巨大损失。
裂缝是混凝土结构一个相当普遍的现象，许多混凝土结构在建设和使用过程中出现了不同程度和不同形式的裂缝。大量工程实践和科学研究表明，混凝土的裂缝几乎是不可避免的。混凝土的裂缝不仅影响建筑物的外观，还危及建筑物的正常使用和耐久性。随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化，混凝土的裂缝问题变得更为突出。
电沉积方法可以修复钢筋混凝土的裂缝，特别适合在传统修复技术难以奏效的海洋环境等工程中。已有的电沉积修复混凝土裂缝方法均采用低压直流电为外电源，通过改变电流密度、电沉积溶液种类、溶液浓度、混凝土参数等来改善修复效果。迄今国内外均未见采用脉冲电源进行电沉积修复混凝土裂缝，改善修复效果的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可供修复混凝土裂缝的脉冲电沉积修复方法。
本发明还要解决的一个技术问题是提供一种可供修复混凝土裂缝的脉冲电沉积修复装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，将混凝土中的钢筋作为阴极，将钛网板作为阳极，放置在混凝土附近，以浓度为0.05～0.50mol/L锌盐或镁盐水溶液作为电沉积溶液，将混凝土浸在电沉积溶液中，采用脉冲电源，脉冲开通时间/关断时间为0.6～1ms/0.6～1ms，施加的混凝土表面电流密度为0.25～3A/m2，通过电沉积作用对存在裂缝的混凝土进行修复。
其中，所述的钛网板的纯度为98％以上。
其中，所述的阴极和阳极之间的距离为20～60mm。
其中，所述的锌盐为ZnSO4，所述的镁盐为MgSO4。
其中，所述的电沉积溶液，每7天更换1次，以使溶液的浓度基本保持不变。
一种脉冲电沉积修复混凝土裂缝的装置，包括脉冲电源、阴极、阳极、电沉积溶液和导线，阴极和阳极置于电沉积溶液中，脉冲电源通过导线分别和阴极、阳极相连；其中，脉冲电源采用周期换向双脉冲电源，脉冲开通时间/关断时间为0.6～1ms/0.6～1ms，施加的混凝土表面电流密度为0.25～3A/m2；阴极采用混凝土中的钢筋，阳极采用钛网板，放置在混凝土附近；电沉积溶液采用浓度为0.05～0.50mol/L锌盐或镁盐水溶液。
其中，所述的钛网板的纯度为98％以上。
其中，所述的阴极和阳极之间的距离为20～60mm。
其中，所述的锌盐为ZnSO4，所述的镁盐为MgSO4。
有益效果：与直流电沉积相比，脉冲电沉积的质量增加率、表面覆盖率、裂缝愈合率以及裂缝填充深度明显提高。脉冲电沉积存在电流接通和断开，可避免直流电沉积连续恒定电流易造成的浓差极化、过电位和析氢等副反应的产生，由脱吸附作用提高沉积层的纯度。与直流电沉积相比，脉冲电沉积的质量增加率提高59～77％、表面覆盖率增加40～80％、裂缝愈合率提高18～43％，裂缝填充深度提高15～50％。带裂缝的混凝土采用脉冲电沉积方法修复后，在混凝土的表面、裂缝及结构内部生成沉积物，覆盖混凝土表面，愈合混凝土裂缝，填充混凝土内部孔隙，改善混凝土的孔结构。这些沉积物不仅为混凝土提供了物理保护层，而且在一定程度上能阻止有害物质侵蚀混凝土，可有效提高混凝土结构的耐久性。该技术适用于水环境中的混凝土结构以及传统的修复技术难以奏效或修复成本太高的混凝土结构。本发明提供的脉冲电沉积修复混凝土裂缝方法及其修复装置结构简单、操作方便、成本低、效果好。
附图说明
图1是脉冲电沉积方法修复混凝土裂缝装置结构示意图。
其中，1是电沉积溶液、2是脉冲电源、3是钢筋、4是带裂缝的混凝土、5是钛网板、dd是电极距离。
具体实施方式
以下结合实施例及说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明的脉冲电沉积修复混凝土裂缝的装置，包括脉冲电源2、阴极3、阳极5、电沉积溶液1和导线，阴极3和阳极5置于电沉积溶液1中，脉冲电源2通过导线分别和阴极3、阳极5相连；其中，脉冲电源2采用周期换向双脉冲电源，脉冲开通时间/关断时间为0.6～1ms/0.6～1ms，施加的混凝土表面电流密度为0.25～3A/m2；阴极3采用混凝土中的钢筋，阳极5采用纯度为98％以上的钛网板，放置在混凝土附近，阴极和阳极之间的距离为20～60mm；电沉积溶液1采用浓度为0.05～0.50mol/L ZnSO4或MgSO4水溶液。
采用细集料混凝土试件，尺寸为40mm×40mm×160mm，水泥为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.6，钢筋Φ6mm，预先埋置于混凝土试件中，保护层厚度17mm。试件在标准条件下养护28d后，施加横向劈裂荷载，在其纵向中部位置附近产生贯穿裂缝，缝宽0.3±0.05mm。
实施例1：
采用ZnSO4为电沉积溶液、浓度为0.15mol/L，脉冲开通时间/关断时间为0.6ms/0.8ms，混凝土表面的电流密度为0.5A/m2，电极距离为40mm。每7天更换1次电沉积溶液，到21d，取出试件，裂缝愈合率达到100％。
实施例2：
采用MgSO4为电沉积溶液、浓度为0.1mol/L，脉冲开通时间/关断时间为0.8ms/0.8ms，混凝土表面的电流密度为0.5A/m2，电极距离为40mm。每7天更换1次电沉积溶液，到21d，取出试件，裂缝愈合率达到96％。
Claims (5)
1.一种脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于将混凝土中的钢筋作为阴极，将钛网板作为阳极，放置在混凝土附近，以浓度为0.05～0.50mol/L锌盐或镁盐水溶液作为电沉积溶液，将混凝土浸在电沉积溶液中，采用脉冲电源，脉冲开通时间/关断时间为0.6～1ms/0.6～1ms，施加的混凝土表面电流密度为0.25～3A/m2，通过电沉积作用对存在裂缝的混凝土进行修复。
2.根据权利要求1所述的脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于所述的钛网板的纯度为98％以上。
3.根据权利要求1所述的脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于所述的阴极和阳极之间的距离为20～60mm。
4.根据权利要求1所述的脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于所述的锌盐为ZnSO4，所述的镁盐为MgSO4。
5.根据权利要求1所述的脉冲电沉积修复混凝土裂缝的方法，其特征在于所述的电沉积溶液，每7天更换1次，以使溶液的浓度基本保持不变。
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