CN105649223A - 混凝土电渗透防水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土电渗透防水系统，包括电渗透设备、正极和负极的设置，正极采用下列电极之一：包括石墨烯在内的石墨电极、导电塑料电极、钛合金或纯钛自粘贴片式电极、硅胶电极；所述石墨电极为液态、胶态涂膜或自粘贴片；所述导电塑料电极为导电塑料线、导电塑料自粘贴片或导电塑料膜；所述硅胶电极为自粘导电硅胶无纺布或硅胶自粘贴片；负极采用铜管、镀铜或镀锌管制成，尾端焊接牛油嘴，牛油嘴与高压灌胶机连接以注入电解液，尾端侧面焊接空心螺丝，螺丝上装用于压紧阴极导线的螺母，螺丝顶部设置用于连接真空抽水机的堵头。本发明施工方便，工作性能好。

Description

混凝土电渗透防水系统

技术领域

本发明涉及一种混凝土电渗透防水系统。

背景技术

电渗现象发现于1809年。即在外加电场作用下，水分子能够通过毛细管移动。研究表明流动最早是由多孔介质中的阳离子(带正电的离子)的运动开始，附着周围的水分子随着流动。

随着双电层理论的确立，科学家们提出了双电层模型及扩散双电层模型，即同一符号的离子层被稳固地吸附到固体表面或微粒上。整体呈电中性，而且在离子附近区域存在相同数量的相反电荷，即随着距离的增加电性逐渐减弱，称为扩散层。

对于混凝土来说，混凝土中存在许多毛细孔道，毛细孔壁表面带有负电荷，而孔壁周围的水膜中的水分子因极化而带正电，这层水膜称为双电层。双电层外面的水称为自由水，它在动力作用下可以流动。在混凝土结构中，水分子可以通过多种方式渗透到结构内部，最简单的方式是水利用自身重力或侧向压力，通过孔隙和各种裂缝渗入结构内部;同时水分子也可以通过结构中的毛细孔渗透到结构内部，且毛细孔直径越小，吸水活动越明显。当对混凝土施加外电场后，可以产生电势梯度，对多孔介质内孔隙自由水中离子和扩散层中的可交换离子产生影响。在电渗流中，带电粒子的移动通过粘滞力带动孔隙水（自由水和弱结合水）移动。由于毛细孔壁是固定的，双电层中的正离子向阴极迁移，同时对溶剂施加单向推力，使之同向流动，产生电渗。通过电渗作用，不断把混凝土中的水迁移至负极。水分子移动的能量大于水的自重力和结构中毛细孔虹吸作用力共同具有的能量，能承受高压水作用。外加电场不断，排水行为不止。另外，在整个电化学过程中负极区土或矿物中微细颗粒（带负电）不断地向正极区迁移，并在混凝土毛细孔内堆积，增加了混凝土的密度，形成一道密闭的防水屏障，使毛细孔外的自由水无法进入，而孔隙水在电渗能量的推动作用下仍能通过颗粒堆积屏障，形成结构水只出不进的现象，即不可逆现象。

现有的混凝土电渗透防水方法由于正极、负极的方式等存在不合理之处，影响工作性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作性能好、施工方便的混凝土电渗透防水系统。

本发明的技术解决方案是：

一种混凝土电渗透防水系统，包括电渗透设备、正极和负极的设置，其特征是：正极采用下列电极之一：包括石墨烯在内的石墨电极、导电塑料电极、钛合金或纯钛自粘贴片式电极、硅胶电极；所述石墨电极为液态、胶态涂膜或自粘贴片；所述导电塑料电极为导电塑料线、导电塑料自粘贴片或导电塑料膜；所述硅胶电极为自粘导电硅胶无纺布或硅胶自粘贴片；负极采用铜管、镀铜或镀锌管制成，尾端焊接牛油嘴，牛油嘴与高压灌胶机连接以注入电解液，尾端侧面焊接空心螺丝，螺丝上装用于压紧阴极导线的螺母，螺丝顶部设置用于连接真空抽水机的堵头；

负极布置方法：在首次埋入阴极时预埋备用阴极；

阴极分主阴极和备用阴极，主阴极按设计要求每50～100㎡设置一个，并遵循如下原则：阴极根据对应的阳极各单回路铺设面及标高居中埋设，距离混凝土结构面不小于200mm，不大于1500mm，备用阴极埋设在主阴极外侧，与主阴极间距不小于500mm, 不大于1500mm；在调试期间，当实际阴极面积不够时，可选用备用阴极；当阴极面积过大时，减少主阴极或备用阴极的接入，或在主阴极或备用阴极的连接导线上接入可调电阻进行调节。

采用导电涂料用于避免涂膜电极因混凝土开裂而使膜电极断开；采用导电腻子用于将正极埋设固定于槽中。

负极采用的铜管、镀铜或镀锌管，管外径10-20mm，管内径8-16mm，插入端制成锥形，插入端250-300mm区域内钻有ø3-4的小孔，间距5-10mm。

负极包括有效长度部分和外涂有绝缘树脂的部分。

界面导电剂由纳米级石墨经超声波溶解后与有机胶体混合制成，配方：非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚65％，纳米级石墨35％；

导电腻子由下列质量百分比的成分组成：石墨乳35％、快硬膨胀型铝酸盐材料35％、聚乙烯醇溶液30％；

导电涂料用于避免涂膜电极因混凝土开裂而使膜电极断开，导电涂料由下列重量百分比的成分组成：纳米碳素35％、液态橡胶55％、助剂10％。

电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，通过对波形参数的设定，运行参数的设置与选择，根据每天检测到的湿度与电流等数据，自动选择运行模式；

电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，采用人机控制界面；

电渗透设备的脉冲波形由正脉冲、负脉冲和零电平组成；正脉冲波形有正弦波、三角波、方波、锯齿波或阶梯波的各函数的电压波形或其中几个函数波形的组合，负脉冲采用方波。

本发明施工方便，工作性能好；正极采用金属、非金属电极，电极多样化，液态石墨类阳极电极可用毛笔画在混凝土表面上去即成线路，无需开槽。自粘导电无纺布、钛合金、纯钛自粘贴片、自粘导电塑料片等电极均无需开槽。

本发明阴极可调节至设计所需的表面积，可采集阴极区水样测定PH值及其他化学成分、可注入必要的电解液，以促进或抑制电化学反应。本发明设置备用阴极可避免因电极面积不够或主阴极因被极化失效而带来的二次施工。

界面导电剂由纳米级石墨经超声波溶解后与有机胶体等混合制成，具有良好的导电性及渗透性，可大大降低界面电阻。导电腻子导电性高，无收缩，与内槽接触紧密，接触电阻小。采用高弹性导电涂料可避免涂膜电极因混凝土开裂而使膜电极断开。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种混凝土电渗透防水系统，包括电渗透设备、正极和负极的设置，界面导电剂、导电腻子、导电涂料的配置，正极采用下列电极之一：包括石墨烯在内的石墨电极、导电塑料电极、钛合金或纯钛自粘贴片式电极、硅胶电极；所述石墨电极为液态、胶态涂膜或自粘贴片；所述导电塑料电极为导电塑料线、导电塑料自粘贴片或导电塑料膜；所述硅胶电极为自粘导电硅胶无纺布或硅胶自粘贴片；负极采用铜管、镀铜或镀锌管制成，尾端焊接牛油嘴，牛油嘴与高压灌胶机连接以注入电解液，尾端侧面焊接空心螺丝，螺丝上装用于压紧阴极导线的螺母，螺丝顶部设置用于连接真空抽水机的堵头；

负极布置方法：电渗透防水设计的阴极面积在实际使用时需要调节，各单回路中初始电阻值受回填土中水位的变化、混凝土材料均匀度及缺陷等因素的影响，设计计算的阴极面积在实际使用时会有所变动，由于布置阴极的工作复杂，缺少的阴极数量需二次施工埋入。所以在首次埋入阴极时考虑预埋一定数量、面积的备用阴极。

阴极分主阴极和备用阴极，主阴极按设计要求每50～100㎡设置一个，并遵循如下原则：阴极根据对应的阳极各单回路铺设面及标高居中埋设，距离混凝土结构面不小于200mm，不大于1500mm，备用阴极埋设在主阴极外侧，与主阴极间距不小于500mm, 不大于1500mm；在调试期间，当实际阴极面积不够时，可选用备用阴极；当阴极面积过大时，减少主阴极或备用阴极的接入，或在主阴极或备用阴极的连接导线上接入可调电阻进行调节。

采用液态界面导电剂，涂布于阳极黏贴处混凝土的表面或线槽内壁；采用导电涂料用于避免涂膜电极因混凝土开裂而使膜电极断开；采用导电腻子用于将正极埋设固定于槽中。

负极采用的铜管、镀铜或镀锌管，管外径10-20mm，管内径8-16mm，插入端制成锥形，插入端250-300mm区域内钻有ø3-4的小孔，间距5-10mm。

负极包括有效长度部分和外涂有绝缘树脂的部分。

界面导电剂由纳米级石墨经超声波溶解后与有机胶体混合制成，配方：非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚65％，纳米级石墨35％；

导电腻子由下列质量百分比的成分组成：石墨乳35％、快硬膨胀型铝酸盐材料35％、聚乙烯醇溶液30％；聚乙烯醇溶液配制：在反应釜中加入水100~150公斤，升温，当温度达到55℃左右时启动搅拌机并加入聚乙烯醇10~12公斤，继续升温，当温度达到98℃左右时停止升温，保温搅拌直到聚乙烯醇完全溶解。

导电涂料由下列重量百分比的成分组成：纳米碳素35％、液态橡胶55％、助剂10％。

电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，通过对波形参数的设定，运行参数的设置与选择，系统会根据每天检测到的湿度与电流等数据，自动选择（波形、频率、整幅）运行模式，可满足不同工程对象，不同的除湿阶段的最佳条件。

电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，采用7寸彩色触摸液晶屏作为人机控制界面，按电渗透对象的不同要求，可任意组合多种波形；按含水量的多少，可智能控制本机的运行、低功耗运行或休眠。

系统的脉冲波形由正脉冲、负脉冲和零电平组成。正脉冲波形有正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波等各函数的电压波形或其中几个函数波形的组合，负脉冲采用方波。

正脉冲起排水作用，作用时间长，零电平起缓冲作用，负脉冲除增加正脉冲冲击振幅起到回臂出拳的功效外，更主要起消除阴极极化的作用。

Claims (7)

1.一种混凝土电渗透防水系统，包括电渗透设备、正极和负极的设置，其特征是：正极采用下列电极之一：包括石墨烯在内的石墨电极、导电塑料电极、钛合金或纯钛自粘贴片式电极、硅胶电极；所述石墨电极为液态、胶态涂膜或自粘贴片；所述导电塑料电极为导电塑料线、导电塑料自粘贴片或导电塑料膜；所述硅胶电极为自粘导电硅胶无纺布或硅胶自粘贴片；负极采用铜管、镀铜或镀锌管制成，尾端焊接牛油嘴，牛油嘴与高压灌胶机连接以注入电解液，尾端侧面焊接空心螺丝，螺丝上装用于压紧阴极导线的螺母，螺丝顶部设置用于连接真空抽水机的堵头；

负极布置方法：在首次埋入阴极时预埋备用阴极；

阴极分主阴极和备用阴极，主阴极按设计要求每50～100㎡设置一个，并遵循如下原则：阴极根据对应的阳极各单回路铺设面及标高居中埋设，距离混凝土结构面不小于200mm，不大于1500mm，备用阴极埋设在主阴极外侧，与主阴极间距不小于500mm, 不大于1500mm；在调试期间，当实际阴极面积不够时，可选用备用阴极；当阴极面积过大时，减少主阴极或备用阴极的接入，或在主阴极或备用阴极的连接导线上接入可调电阻进行调节；

采用液态界面导电剂，涂布于阳极黏贴处混凝土的表面或线槽内壁；采用导电涂料用于避免涂膜电极因混凝土开裂而使膜电极断开；采用导电腻子用于将正极埋设固定于槽中。

2. 根据权利要求1所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：负极采用的铜管、镀铜或镀锌管，管外径10-20mm，管内径8-16mm，插入端制成锥形，插入端250-300mm区域内钻有ø3-4的小孔，间距5-10mm。

3. 根据权利要求1所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：负极包括有效长度部分和外涂有绝缘树脂的部分。

4. 根据权利要求1、2或3所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：界面导电剂由纳米级石墨经超声波溶解后与有机胶体混合制成，配方：非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚65％，纳米级石墨35％。

5. 根据权利要求1、2或3所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：导电腻子由下列质量百分比的成分组成：石墨乳35％、快硬膨胀型铝酸盐材料35％、聚乙烯醇溶液30％。

6. 根据权利要求1、2或3所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：导电涂料由下列重量百分比的成分组成：纳米碳素35％、液态橡胶55％、助剂10％。

7. 根据权利要求1、2或3所述的混凝土电渗透防水系统，其特征是：电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，通过对波形参数的设定，运行参数的设置与选择，根据每天检测到的湿度与电流等数据，自动选择运行模式；

电渗透设备采用单片机监控整个运行过程，采用人机控制界面；

电渗透设备的脉冲波形由正脉冲、负脉冲和零电平组成；正脉冲波形有正弦波、三角波、方波、锯齿波或阶梯波的各函数的电压波形或其中几个函数波形的组合，负脉冲采用方波。