CN102173859A - 将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用脉冲电化学渗透原理将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法及装置，所述脉冲电化学渗透装置是一种移动控制系统，包括：低压脉冲电流产生装置、正极(钛金属片)、负极(铜金属棒)和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置。控制装置将混凝土深层密封剂溶液中的活性纳米SiO2引入混凝土结构深层，与混凝土内部碱份Ca(OH)2发生化学反应生成无机硅结晶体，以填满结构中之孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，令混凝土致密并达到透气不透水，它强化混凝土结构同时抑制混凝土收缩裂缝的产生。从而解决了影响混凝土耐久性的根本性因素，最终达到改善成型混凝土的微观结构和性能，有效延长混凝土的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种利用脉冲电化学渗透原理将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法及装置。
背景技术
在混凝土结构中，外部的水或腐蚀性溶液利用自身的重力或毛细作用(虹吸)形成压力，通过孔隙，裂缝及毛细通道等进入结构内部，导致混凝土结构出现腐蚀、潮湿或渗漏，严重影响建筑结构的正常使用；另外，固化成型的混凝土深层结构中因为碱和孔隙率的存在，是混凝土耐久性下降之关键因素，也是提高混凝土耐久性必需解决的世界性难题。
发明内容
本发明提供一种利用脉冲电化学渗透原理将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法及装置，以解决目前水库、大坝、海堤、地铁、遂道等高水头压力或腐蚀性环境工程中常见的混凝土疏松、腐蚀、渗漏及耐久性问题。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法，其包括移动式脉冲电化学渗透控制装置，所述脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极端、负极端和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置；
所述步骤包括：
将正极、负极分别设置于混凝土结构的背、迎水面；
所述脉冲电化学渗透控制装置开起后所产生的一系列低压脉冲电流，通过正极、负极产生的脉冲电压将混凝土结构中的水电离化，使所述被电离的水分子将一直朝负极方向震荡移动；
用低压喷雾器将混凝土深层密封剂的溶液喷涂在置于开启的脉冲电化学渗透控制装置下的混凝土面；
控制脉冲电化学渗透控制装置产生的一系列电位差对已渗入的混凝土深层密封剂溶液进行电化学作用，使该混凝土深层密封剂溶液带有极性，使该带有极性的混凝土深层密封剂溶液迅速进入混凝土结构最深层；
混凝土深层密封剂溶液的活性成分SiO2在催化剂的作用下与混凝土内部的碱份反应生成无机硅结晶体，以填满混凝土整体结构中之所有孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，使混凝土致密并达到透气不透水。
优选地，所述正极端为钛金属片，所述负极端为铜金属棒。
优选地，按照质量百分比，所述混凝土深层密封剂的溶液包括：H2O占75％、纳米SiO2占10％、纳米TiO2占1％、Na2SiO3占9％、催化剂占5％。
优选地，所述H2O为纯净水；纳米TiO2为锐钛型纳米TiO2，其粒径范围为5～10nm；纳米SiO2，其粒径范围为10～60nm；Na2SiO3为溶解硅酸钠溶液；催化剂为非离子型表面活性剂。
本发明还提供一种移动式脉冲电化学渗透控制装置，所述移动式脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极、负极和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置。
通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的方法及装置将混凝土深层密封剂溶液中的有效成分(纳米SiO2)与混凝土内部碱份发生化学反应生成无机硅结晶体(俗称“硅王”)，以填满结构中之孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，令混凝土致密并达到透气不透水。从而解决了影响混凝土耐久性的根本性因素(混凝土中碱和孔隙率存在的问题、外界的水及酸碱盐的渗透腐蚀问题)，最终达到改善成型混凝土的微观结构和性能，有效延长混凝土的耐久性。
该装置及低压喷雾器组成外置式移动操作系统，操作灵活方便，可直接在混凝土结构的外部(迎水面或背水面)实施，不会破坏混凝土结构和外观；使用的装置为超低压(36伏)系统，运行成本低，安全可靠，人体接触无任何电伤危险，而且装置所产生的电磁波对周边的电器通讯设备不造成干扰；使用的混凝土深层密封剂溶液为纯环保无机化学材料，经济性优，不对环境造成任何负面影响；本发明为解决成型混凝土耐久性难题提供了一种崭新的方法和手段，应用广泛，适用于所有新和旧的混凝土建筑。
附图说明
图1为本发明实施例提供的使用移动式脉冲电化学渗透控制装置实施该方法的结构原理图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例。
本发明实施例提供一种利用脉冲电化学渗透原理将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法，该方法需要移动式使用脉冲电化学渗透控制装置，如图1所示，所述移动式脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极端(如：钛金属片)120、负极端(如：铜金属棒)130和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置和智能监测装置装设在电渗透控制箱110中，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极120和负极130，所述正极120和负极130还都连接智能监测装置；
所述步骤包括：
将正极120、负极130分别设置于混凝土结构层140的背、迎水面；该混凝土结构层140位于底板上方。
所述脉冲电化学渗透控制装置开起后所产生的一系列低压脉冲电流，通过正极120、负极130产生的脉冲电压将混凝土结构中的水电离化，使所述被电离的水分子将一直朝负极方向震荡移动；只要脉冲电化学渗透控制装置保持开启的状态，水的移动方向(如图1中的箭头方向)将不会改变也不会产生倒流。
使用低压喷雾器的喷咀150将混凝土深层密封剂溶液喷涂在置于开启的脉冲电化学渗透控制装置下的混凝土面，混凝土深层密封剂溶液随即渗入混凝土2-3cm深；
控制脉冲电化学渗透控制装置产生的一系列电位差对已渗入的混凝土深层密封剂溶液进行电化学作用，使该混凝土深层密封剂溶液带有极性，使该带有极性的混凝土深层密封剂溶液迅速进入混凝土结构最深层；
混凝土深层密封剂溶液的活性成分SiO2在催化剂的作用下与混凝土内部的碱份反应生成无机硅结晶体，以填满混凝土整体结构中之所有孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，使混凝土致密并达到透气不透水，它强化混凝土结构同时抑制混凝土收缩裂缝的产生。
上述实施例中，按照质量百分比，所述混凝土深层密封剂的溶液包括：H2O占75％、纳米SiO2占10％、纳米TiO2占1％、Na2SiO3占9％、催化剂占5％。
优选地，所述H2O为纯净水；纳米TiO2为锐钛型纳米TiO2，其粒径范围为5～10nm；纳米SiO2，其粒径范围为10～60nm；Na2SiO3为溶解硅酸钠溶液；催化剂为非离子型表面活性剂。
上述实施例提供的方法及装置将混凝土深层密封剂溶液中的有效成分(纳米SiO2)与混凝土内部碱份发生化学反应生成无机硅结晶体(俗称“硅王”)，以填满结构中之孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，令混凝土致密并达到透气不透水，它强化混凝土结构同时抑制混凝土收缩裂缝的产生。从而解决了影响混凝土耐久性的根本性因素(混凝土中碱和孔隙率存在的问题、外界的水及酸碱盐的渗透腐蚀问题)，最终达到改善混凝土的微观结构和性能，有效延长混凝土的耐久性，使用的装置为超低压(36伏)系统，运行成本低，安全可靠，人体接触无任何电伤危险，而且装置所产生的电磁波对周边的电器通讯设备不造成干扰；使用的混凝土深层密封剂溶液为纯环保无机化学材料，经济性优，不对环境造成任何负面影响；本发明为解决成型混凝土耐久性难题提供了一种崭新的方法和手段，应用广泛，适用于所有新和旧的混凝土建筑。
下面提供一种上述方法的具体应用例，该应用例包括：
(1)现场勘查
确认造成混凝土结构失败的原因、程度和面积，分析和测量需要安装脉冲电化学渗透控制装置区域的相对湿度，如果对结构性质不了解，需要对结构进行采样以确定其成分。
(2)实施方案设计
根据混凝土结构的形式，编制脉冲电化学渗透控制装置的正负极端安装形式(包括正负极安装的位置和密度)，并绘制布置图。
(3)脉冲电化学渗透控制装置的安装及深层密封剂溶液的准备
在混凝土表面按照设计位置安装脉冲电化学渗透装置的正极端、负极端，并将正极端和负极端都连接入脉冲电流产生装置和智能监测装置，现场准备好混凝土深层密封剂溶液及低压喷雾器。
(4)电化学渗透实施
①确保要处理的混凝土充分润湿(但表面不得有流动的水)，后用低压喷雾器喷涂三遍深层密封剂溶液(次数或者会多些，要视乎混凝土的密实度和厚度而定，但每次喷涂间隔时间需24小时以上)；
②然后安装好脉冲电化学渗透控制装置，检查并确认所有电极的导电性；
③开启电源，使脉冲电流产生装置和智能监测装置进入正常运行状态，该智能检测装置用于监测混凝土的湿度状态(湿度是电化学渗透装置运行成效的关键要素，系统运行时混凝土必需保持充分的湿度)，确保脉冲电化学渗透装置处于高效工作状态中。后每隔七天对智能监测装置进行定期检查一次，并确保混凝土一直保持所需的湿度状态。
④保持脉冲电化学渗透控制装置运行至少持续一个月(视混凝土缺陷程度定，正常状况下需持续30天，处于腐蚀性环境下的混凝土需要的时间会长一些)，后拆下控制装置。
⑤防护工作完毕。
本发明实施例还提供一种脉冲电化学渗透控制装置，如图1所示，所述移动式脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极、负极和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置。该装置为外置式移动操作系统，操作灵活方便，可直接在结构外部(迎水面或背水面)实施，不会破坏混凝土结构和外观；使用的装置为超低压(36)系统，运行成本低，安全可靠，人体接触无任何电伤危险，而且装置所产生的电磁波对周边的电器通讯设备不造成干扰；使用的混凝土深层密封剂溶液为纯环保无机化学材料，经济性优，不对环境造成任何负面影响，溶液喷涂使用低压喷雾器，操作简便；本发明为解决成型混凝土耐久性难题提供了一种崭新的方法和手段，它适用于所有新和旧的混凝土建筑。
以上对本发明实施例所提供的一种进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种将混凝土深层密封剂引入混凝土结构内层的方法，其特征在于，包括移动式脉冲电化学渗透控制装置，所述移动式脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极端、负极端和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置；
所述步骤包括：
将正极、负极分别设置于混凝土结构的背、迎水面；
所述脉冲电化学渗透控制装置开起后所产生的一系列低压脉冲电流，通过正极、负极产生的脉冲电压将混凝土结构中的水电离化，使所述被电离的水分子一直朝负极方向震荡移动；
用低压喷雾器将混凝土深层密封剂的溶液喷涂在置于开启的脉冲电化学渗透控制装置下的混凝土面；
脉冲电化学渗透控制装置产生的一系列电位差对已渗入混凝土深层密封剂溶液进行电化学作用，使该混凝土深层密封剂溶液带有极性，使该带有极性的混凝土深层密封剂溶液迅速进入混凝土结构最深层；
混凝土深层密封剂溶液的活性成分SiO2在催化剂的作用下与混凝土内部的碱份反应生成无机硅结晶体，以填满混凝土整体结构中之所有孔隙、裂缝及毛细通道并永久成为混凝土的一部分，使混凝土致密并达到透气不透水。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，按照质量百分比，所述混凝土深层密封剂的溶液包括：H2O占75％、纳米SiO2占10％、纳米TiO2占1％、Na2SiO3占9％、催化剂占5％。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述正极端为钛金属片，所述负极端为铜金属棒。
4.按照权利要求2所述方法，其特征在于，所述H2O为纯净水；纳米TiO2为锐钛型纳米TiO2，其粒径范围为5～10nm；纳米SiO2，其粒径范围为10～60nm；Na2SiO3为溶解硅酸钠溶液；催化剂为非离子型表面活性剂。
5.一种移动式脉冲电化学渗透控制装置，其特征在于，所述脉冲电化学渗透控制装置包括：低压脉冲电流产生装置、正极、负极和智能监测装置，所述低压脉冲电流产生装置分别连接正极和负极，所述正极和负极还都连接智能监测装置。
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