CN1837416A - 一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液 - Google Patents

一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液 Download PDF

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Abstract

一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液，它由氢氧化锂、硼酸和饱和氢氧化钙溶液组成；氢氧化锂与硼酸物质的量之比为：氢氧化锂∶硼酸＝1∶1.5－2.5，将氢氧化锂和硼酸加入饱和氢氧化钙溶液后，其理论上反应产生的四硼酸锂溶液的浓度为0.01－0.001mol/L。本发明的优点在于：本电解质溶液具有除盐率高，能使钢筋再碱化，改善混凝土孔结构，防止碱集料反应，且除盐成本较低。

Description

一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土保护领域，具体地说涉及钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液。
技术背景
钢筋锈蚀，特别是由于氯化物污染(来自海洋环境、除冰盐、含氯的仓储物或工业废弃物等)引起的钢筋锈蚀破坏，成为威胁钢筋混凝土结构安全性与耐久性最突出、最普遍的危害。而电化学除盐是一种针对氯盐侵蚀，通过外加电源驱逐出混凝土内部的氯离子，使钢筋表面重新钝化的技术。现已有用氢氧化钙饱和溶液作电解质溶液和四硼酸锂溶液作电解质溶液进行钢筋混凝土电化学除盐。但氢氧化钙饱和溶液作电解质溶液时，存在除盐效率较低(一般在60％以下)，不能有效防止碱集料反应等缺点，而选用四硼酸锂溶液时，价格又较高。因此选用除盐效率高又经济适用的电解质溶液，具有较高的使用价值。
发明内容
本发明的目的针对现有用氢氧化钙饱和溶液或用四硼酸锂溶液作电解质溶液对钢筋混凝土进行电化学除盐时上述之不足而提供一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液，它由氢氧化锂、硼酸和饱和氢氧化钙溶液组成；氢氧化锂与硼酸物质的量之比为：氢氧化锂∶硼酸＝1∶1.5-2.5，将氢氧化锂和硼酸加入饱和氢氧化钙溶液后，其理论上反应产生的四硼酸锂溶液的浓度为0.01-0.001mol/L。
本发明的优点在于：本电解质溶液具有除盐率高，能使钢筋再碱化，改善混凝土孔结构，防止碱集料反应，且除盐成本较低。
具体实施方式
实施例1：
电解质溶液的配制：先配制氢氧化钙饱和溶液，再取氢氧化锂8.392g，
硼酸24.732g，加入氢氧化钙饱和溶液至10升。即配制成0.01mol/L的四硼酸锂溶液的氢氧化钙饱和溶液。
试验用的钢筋混凝土尺寸为515mm×100mm×100mm，其配合比为水∶水泥∶标准砂＝0.55∶1∶3，氯化钠的掺量占水泥质量的3％。试件内埋设四根直径8mm的圆钢筋，配制电解质溶液时采用的是蒸馏水和分析纯LiOH·H2O、Ca(OH)2、H3BO3。根据电化学除盐的原理，设计了一套实验室用电化学除盐的装置，在混凝土表面预设一层电解质溶液保持材料，金属网包裹在电解质保持材表面，将其与试件内埋设四根直径8mm的圆钢筋(阴极)通过VC1713B双路直流稳压电源连接起来，进行电化学除盐，试样浸渍于电解质溶液中，电流密度为3A/m2，各试件所用电解质溶液见表1。
为了保持电解质溶液的碱性和降低电解液中的Cl-浓度，加快Cl-排除的速度，除盐初期每两天更换电解质溶液，后期可3天更换一次，并留取换下的电解质溶液250mL，测定其中氯离子含量。除盐时间为21天。
除盐结束后，取出试件，取钢筋附近样和试件平均样，参照《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004附录C的方法测定混凝土中氯离子的含量。按试验前后测定的试件中Cl-浓度，计算除盐效率。相同电流密度下，电解液浓度与电化学除盐效率相互关系试验结果见表2，除盐效率按下式计算：
除盐效率(％)＝〔1-电化学除盐后水泥砂浆中Cl-浓度/对比试件中的Cl-浓度〕×100％
        表1电化学除盐电解质溶液
  试件编号   电解质溶液
  1234   0.01M锂盐溶液+饱和Ca(OH)2溶液
  0.05M锂盐溶液+饱和Ca(OH)2溶液
  0.001M锂盐溶液+饱和Ca(OH)2溶液
  0.005M锂盐溶液+饱和Ca(OH)2溶液
表2除盐后水泥砂浆中Cl-浓度和除盐效率
  试件编号              钢筋附近样                          平均样
 水泥砂浆中Cl-含量(％)   除盐效率(％) 水泥砂浆中Cl-含量(％)   除盐效率(％)
1234 0.06000.07220.07420.0539 78.879.387.784.5 0.09440.09680.07690.0783 73.072.278.077.6
各试件的除盐效率都在70％以上，并以采用0.0010mol/L浓度的Li盐溶液+饱和Ca(OH)2溶液作电解质溶液时除盐效率为最高，
实施例2
试验中采用三种电解质溶液：
(1)蒸馏水(对照)；
(2)Ca(OH)2饱和溶液(对照)；
(3)0.0010mol/L Li盐溶液的Ca(OH)2饱和溶液。其中，Li盐溶液由氢氧化锂与硼酸按1∶2(物质的量之比)混合而成。具体配制方法：先配制氢氧化钙饱和溶液，再取氢氧化锂0.8392g，硼酸2.4732g，加入氢氧化钙饱和溶液至10升。即配制成0.0010mol/L Li盐溶液的Ca(OH)2饱和溶液。
试验方法
成型混凝土试件9组，配合比见表3。试件直径为105mm×305mm，在混凝土轴向布一根直径为20mm的螺纹钢。试件脱模后用塑料薄膜密封，于20±2℃下养护28天后进行电化学除盐试验。
电化学除盐方法：
在混凝土表面包裹二层土工布作为电解质溶液保持材料，其间夹一层铜网作为阳极，电解质溶液循环通过土工布层，保持混凝土表面始终处于湿润状态，外加电源作用于钢筋和混凝土表面的铜网之间。电流密度控制在1A/m2，2A/m2和3A/m2三个不同水平，每两天更换新鲜的电解质溶液，通电结束后，将混凝土试件沿其径向分2~3层，分别测量各部位混凝土中氯离子含量和利用Pascal 240型压汞仪Mercury Intrusion Porosimetry(MIP)测试混凝土中细孔分布和孔隙率。
试验结果
电化学除盐对混凝土孔结构的影响
1、电化学除盐对孔隙率的影响
电化学除盐后，对比标准养护的混凝土试件，电化学除盐后与内层混凝土的孔隙率明显增加，特别是小于0.01μm以下的微孔；外层混凝土的孔隙率下降。表明在电流作用下，混凝土中不但Cl-离子向外界迁移，其他组分也向外界移动，堵塞外层混凝土中的孔隙；内层混凝土由于部分组分损失，其孔隙明显增多。
2、电化学除盐对孔径分布的影响
电化学除盐后，钢筋表面的混凝土孔隙率都有不同程度的提高，其中30nm以下的孔明显增多，10-20nm孔增加的趋势尤为明显，而30nm以上的孔则减少了。外层混凝土电化学除盐后，孔结构的变化与电解质溶液有关。从总体来看，孔隙率有一定程度的下降。但蒸馏水通电样并没有下降，反而有一定程度的上升。这说明，电化学除盐过程中，电解质溶液中的Ca2+通过毛细孔进入混凝土内部，并在孔壁形成沉淀，堵塞毛细孔，导致表层混凝土孔隙率降低。

Claims (1)

1、一种钢筋混凝土电化学除盐电解质溶液，其特征在于它由氢氧化锂、硼酸和饱和氢氧化钙溶液组成；氢氧化锂与硼酸物质的量之比为：氢氧化锂∶硼酸＝1∶1.5-2.5，将氢氧化锂和硼酸加入饱和氢氧化钙溶液后，其理论上反应产生的四硼酸锂溶液的浓度为0.01-0.001mol/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102653990A (zh) * 2012-04-27 2012-09-05 广厦建设集团有限责任公司 一种腐蚀混凝土结构的双向电渗修复方法
CN103435365A (zh) * 2013-08-09 2013-12-11 中交第二航务工程局有限公司 一种用于电化学脱盐的有机高分子膏体及制备方法

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