CN103319203B - 一种提高混凝土耐久性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种提高混凝土耐久性的方法，包括以下步骤：将混凝土置于电解槽中，将电解槽分割成阳极池与阴极池，同时在阳极池与阴极池中分别设置阳极和阴极；在阴极池中注入浓度为0.05mol/L～0.4mol/L的偏铝酸盐溶液，在阳极池中注入浓度为0.01mol/L以上的钙盐溶液；在0-50℃温度下，在阳极和阴极之间施加6-24V/cm的外加电压进行电迁移反应3-28d。该方法工艺简单、操作方便、成本低廉，采用电驱动偏铝酸根离子和钙离子的方法达到提高混凝土密实性和混凝土生成表面防护涂层的双重效果，大大提高了混凝土的耐久性。

Description

一种提高混凝土耐久性的方法
技术领域
本发明属于混凝土耐久性技术领域，具体涉及一种提高混凝土耐久性的方法。
背景技术
水泥混凝土因有原材料丰富、价格低廉与力学性能优越等优点，成为当今世界上应用最为广泛的建筑材料。但是，在工作环境和材料内部因素作用下，水泥混凝土常会遭受耐久性能的劣化，给国民经济和人民的生命财产安全造成巨大损害。
混凝土是一个典型的多孔介质材料；混凝土中的孔隙为环境中侵蚀性介质如水、O2、CO2、Cl-和SO4 2-等侵入提供了便利通道，由此引起氯盐腐蚀、冻融、碳化和化学侵蚀等混凝土耐久性病害，因此，孔隙是混凝土耐久性劣化的主要根源。
目前，应对混凝土耐久性劣化带来的危害途径主要有两种方式：一是从混凝土自身出发，通过改善混凝土自身特性(如密实性)，使混凝土中多害孔减少，进而提高混凝土耐久性；二是采用表面防护涂层，用以抵制环境中各种侵蚀性介质，如水、O2、CO2、Cl-和SO4 2-等侵入，由此延长混凝土的服役寿命。其中，改善混凝土自身特性(如密实性)，一般通过降低水灰比，掺入足够多的活性掺合料(如硅粉和矿渣微粉等)与高效减水剂的方法配置高性能混凝土；但是，此种方法会使混凝土的自收缩增大，早期易开裂，由此会使得高性能混凝土工程耐久性并不高。而采用表面涂层，如环氧防腐涂层、聚氨酯防腐涂层、氯化橡胶防腐涂层、高氯化聚乙烯防腐涂层、丙烯酸酯防腐涂层等易老化、表面涂层易脱落。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效提高混凝土耐久性的方法。
技术方案：
本发明提供的一种提高混凝土耐久性的方法，包括以下步骤：
(1)将混凝土置于电解槽中，将电解槽分割成阳极池与阴极池，同时在阳极池与阴极池中分别设置阳极和阴极；所述阳极和阴极的电极材料为钛单质或合金、石墨、铂或金；
(2)在阴极池中注入浓度为0.05mol/L～0.4mol/L的偏铝酸盐溶液，在阳极池中注入浓度为0.01mol/L以上的钙盐溶液；所述偏铝酸盐为偏铝酸钠和偏氯酸钾中的一种或两种；所述钙盐溶液为氢氧化钙和硝酸钙中的一种或两种；
(3)在0-50℃温度下，在阳极和阴极之间施加6-24V/cm的外加电压进行电迁移反应3-28d。
有益效果：本发明提供的提高混凝土耐久性的方法工艺简单、操作方便、成本低廉，采用电驱动偏铝酸根离子和钙离子的方法达到提高混凝土密实性和混凝土生成表面防护涂层的双重效果，大大提高了混凝土的耐久性。
具体而言，本发明的方法相对于现有技术具有以下突出的优势：
(1)效果好：本发明的方法采用电驱动偏铝酸根离子和钙离子的方法，以AlO2 -为原材料，通过施加外加电场，一方面使偏铝酸根离子进入混凝土有害孔内与孔内的钙离子形成C-A-H晶体减小了有害孔的孔径，大大提高了混凝土的密实性，同时确保了混凝土材料在处理前后组成与性质的一致性，另一方面能够使钙离子和偏铝酸根离子反向溶出，使钙离子与阳极液中偏铝酸根在混凝土表面结晶生成C-A-H晶体，使偏铝酸根离子与阴极液中与钙离子在混凝土表面结晶生成C-A-H晶体，从而在混凝土表面沉积形成无机涂层；该方法兼有提高混凝土密实性和混凝土生成表面防护涂层的双重效果，提高混凝土的耐久性效果好；同时，避免了大量使用减水剂造成自收缩增大、混凝土易开裂、耐久性差的缺陷；
(2)本发明与采用其他离子如硅酸根离子相比效果更佳：相较于硅酸根离子，由于偏铝酸根与钙离子反应生成沉积的速度比较慢，因此可避免由于快速反应生成沉积物过早涂覆和堵塞混凝土的孔隙而限制偏铝酸根离子渗入的缺陷，可电驱动更多偏铝酸根离子进入混凝土，获得更好的密实混凝土效果，从而大大提高了混凝土的耐久性；
(3)绿色节能：本发明的方法绿色环保，不仅避免使用有机表面涂层造成表面涂层脱落污染环境，而且电驱动功率低，绿色环保；
(4)安全性高：本发明的方法采用较低电压，不仅能够达到较好的处理效果，而且没有触电的风险，安全性高。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例采用细集料混凝土试件，尺寸为20mm×40mm×160mm，水泥是42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，灰砂比1:2.5。
将混凝土试件标准养护28d，在饱和Ca(OH)2溶液中浸泡一天后，取出，待用。
实施例1
将混凝土试件置入电解槽中部，用硅胶将混凝土试件与电解槽结合处进行完全密封，将电解槽分割成阳极池与阴极池二个部分；在阳极池、阴极池中同时放入纯度为98％钛网板作为导电电极，并分别用导线外接直流电源的正极和负极。
在阴极池中放入0.05mol/LNaAlO2溶液，在阳极池中放入饱和Ca(OH)2溶液，溶液温度恒定在15℃，外加电压为24V(即12V/cm)，通电24d。
测量混凝土试件的饱和面干吸水率、电阻率、抗压和抗折强度，其值分别为8％、230.1Ω·m、8.0MPa和57.9MPa，相对于未处理前，饱和面干吸水率减小了12.5％，电阻率则提高了322.9％，而抗折强度和抗压强度分别提高1.4％和0.9％，与此同时，混凝土试件表面生成约0.3mm厚的白色致密C-A-H涂层。
实施例2
将混凝土试件置入电解槽中部，用硅胶将混凝土试件与电解槽结合处进行完全密封，将电解槽分割成阳极池与阴极池二个部分；在阳极池、阴极池中同时放入钛合金网板作为导电电极，并分别用导线外接直流电源的正极和负极。
在阴极池中放入0.05mol/LNaAlO2溶液，在阳极池中放入饱和Ca(OH)2溶液，溶液温度恒定在25℃，外加电压为48V(即24V/cm)，通电21d。
测量混凝土试件的饱和面干吸水率、电阻率、抗压和抗折强度，其值分别为8％、356.6Ω·m、9.4MPa和60.3MPa，相对于未处理前，饱和面干吸水率减小了25.0％，电阻率则提高了433.9％，而抗折强度和抗压强度分别提高18.7％和10.5％，与此同时，混凝土试件表面生成白色厚约0.2mm的白色致密C-A-H涂层。
实施例3
将混凝土试件置入电解槽中部，用硅胶将混凝土试件与电解槽结合处进行完全密封，将电解槽分割成阳极池与阴极池二个部分；在阳极池、阴极池中同时放入金电极，并分别用导线外接直流电源的正极和负极。
在阴极池中放入0.2mol/LNaAlO2溶液，在阳极池中放入饱和Ca(OH)2溶液，溶液温度恒定在35℃，外加电压为24V(即12V/cm)，通电28d。
测量混凝土试件的饱和面干吸水率、电阻率、抗压和抗折强度，其值分别为8％、280.32Ω·m、9.1MPa和59.7MPa，相对于未处理前，饱和面干吸水率减小了12.5％，电阻率则提高了530.2％，而抗折强度和抗压强度分别提高14.6％和4.1％，与此同时，混凝土试件表面生成白色厚约0.2mm的白色致密C-A-H涂层。
实施例4
将混凝土试件置入电解槽中部，用硅胶将混凝土试件与电解槽结合处进行完全密封，将电解槽分割成阳极池与阴极池二个部分；在阳极池、阴极池中同时放入石墨电极，并分别用导线外接直流电源的正极和负极。
在阴极池中放入0.4mol/LKAlO2溶液，在阳极池中放入0.2mol/LCa(NO3)2溶液，溶液温度恒定在50℃，外加电压为12V(即6V/cm)，通电3d。
测量混凝土试件的饱和面干吸水率、电阻率、抗压和抗折强度，其值分别为8％、287.93Ω·m、9.2MPa和59.5MPa，相对于未处理前，饱和面干吸水率减小了12.6％，电阻率则提高了547.3％，而抗折强度和抗压强度分别提高14.8％和4.2％，与此同时，混凝土试件表面生成白色厚约0.1mm的白色致密C-A-H涂层。
实施例5
将混凝土试件置入电解槽中部，用硅胶将混凝土试件与电解槽结合处进行完全密封，将电解槽分割成阳极池与阴极池二个部分；在阳极池、阴极池中同时放入铂电极，并分别用导线外接直流电源的正极和负极。
在阴极池中放入0.2mol/LKAlO2溶液，在阳极池中放入0.01mol/LCa(NO3)2溶液，溶液温度恒定在0℃，外加电压为48V(即24V/cm)，通电28d。
测量混凝土试件的饱和面干吸水率、电阻率、抗压和抗折强度，其值分别为8％、349.61Ω·m、9.4MPa和60.2MPa，相对于未处理前，饱和面干吸水率减小了13.2％，电阻率则提高了551.2％，而抗折强度和抗压强度分别提高17.3％和8.2％，与此同时，混凝土试件表面生成白色厚约0.3mm的白色致密C-A-H涂层。

Claims (1)

1.一种提高混凝土耐久性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将混凝土置于电解槽中，将电解槽分割成阳极池与阴极池，同时在阳极池与阴极池中分别设置阳极和阴极；所述阳极和阴极的电极材料为钛单质或合金、石墨、铂或金；
（2）在阴极池中注入浓度为0.05mol/L~0.4mol/L的偏铝酸盐溶液，在阳极池中注入浓度为0.01mol/L以上的钙溶液，所述钙溶液为氢氧化钙和硝酸钙中的一种或两种；所述偏铝酸盐为偏铝酸钠和偏铝酸钾中的一种或两种；
（3）在0-50℃温度下，在阳极和阴极之间施加6-24V/cm的外加电压进行电迁移反应3-28d。
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