脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復方法及修復裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于混凝土結(jié)構(gòu)修補與加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復方法及修復裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋銹蝕會造成混凝土裂縫以及剝落破壞，從而降低結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，是引起混凝土結(jié)構(gòu)性能降低的主要原因之一。對已出現(xiàn)鋼筋銹蝕的混凝土結(jié)構(gòu)，必須及時采取與銹蝕階段相對應的措施對其進行耐久性修復處理。
[0003]處于海洋等氯化物環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，氯離子是引發(fā)鋼筋銹蝕主要原因。對已受氯離子污染的混凝土目前多采用鑿除舊有受污染混凝土并重新澆筑新混凝土的修復方法。該法可徹底去除氯離子，但工程量大，耗費大量人力、物力，并產(chǎn)生大量廢棄物。與此對應，電化學脫鹽能在保留舊有混凝土的基礎(chǔ)上，脫除已侵入混凝土中的氯離子，是一種更為先進、更便捷的修復技術(shù)，可有效、快速地恢復混凝土耐久性。該技術(shù)上世紀70年代開始研發(fā)，目前在國內(nèi)外已有相應的標準規(guī)范支撐，但相比國外，該技術(shù)在我國還僅僅出于起步階段，除個別示范性工程外，未見大規(guī)模應用。
[0004]電化學脫鹽技術(shù)在耐久性問題出現(xiàn)初期(如僅僅發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕，并未見銹脹裂縫)是恢復結(jié)構(gòu)耐久性的一種行之有效的方法。然而對于鋼筋銹蝕裂縫已較為嚴重的情況，僅僅使用電化學脫鹽技術(shù)對恢復和提高結(jié)構(gòu)耐久性的效果不佳。即便采用電化學脫鹽技術(shù)使氯離子濃度下降至安全閾值以下，耐久性問題也會很快反彈。這是由于結(jié)構(gòu)中已出現(xiàn)裂縫，這些裂縫成為氯離子滲透的快捷通道，氯離子將以比在完好混凝土中快得多的速度滲透至鋼筋表面，鋼筋很快便再次銹蝕。對于受氯鹽侵蝕并出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土，若要采用電化學脫鹽進行修復，必須對裂縫進行修補。裂縫修補常用的方法有:對裂縫進行灌漿、表面封閉處理等等。無論采取哪種方法，都會增加一個步驟，不可避免地增加工程量，使電化學脫鹽的便捷性大打折扣。
[0005]上世紀80年代末由日本學者通過實驗證實電沉積技術(shù)可封閉混凝土中的裂縫。目前該方法在國內(nèi)外還是室內(nèi)研究居多，僅有少量現(xiàn)場實驗。在實際中，施工現(xiàn)場往往為待修補鋼筋混凝土帶來諸多意想不到的問題，因此利用電沉積技術(shù)進行耐久性修復仍然一直難以得到有效實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土耐久性修復方法及裝置，在一次修復中同時解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的脫鹽與裂縫修補問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復裝置，其包括一圍繞著混凝土結(jié)構(gòu)待修復區(qū)域而設(shè)置的水槽，水槽不同槽面間的接合邊及水槽與混凝土結(jié)構(gòu)的接合邊設(shè)置有防水密封結(jié)構(gòu)，水槽內(nèi)添加有液面高于待修補區(qū)域的電解質(zhì)溶液，所述電解質(zhì)溶液為添加了混合磷酸鹽作為pH緩沖劑的鎂鹽或鋅鹽，以待修復區(qū)域裂縫中的鋼筋作為陰極，沿水槽內(nèi)壁放置不銹鋼網(wǎng)作為陽極，把陰極和陽極分別通過電纜與恒電流電源的負極和正極連接。
[0008]水槽以塑料制作，利用帶孔支撐件和螺栓固定成型，不銹鋼網(wǎng)與混凝土結(jié)構(gòu)表面保持5?20cm距離。
[0009]水槽以支架固定在混凝土結(jié)構(gòu)上。
[0010]所述混合磷酸鹽為Na2HP04: NaH2P04 = 0.45摩爾比的混合溶液。
[0011]所述電解質(zhì)溶液中，鎂鹽或鋅鹽的濃度為0.05?lmol/L。
[0012]所述電解質(zhì)溶液中，混合磷酸鹽濃度0.005mol/L?0.05mol/L。
[0013]一種使用了如上任一所述的裝置所完成的脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土耐久性修復方法，其特征在于采用以下步驟:
[0014](1)針對非水下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁或柱的待修補區(qū)域安裝好水槽；
[0015](2)將不銹鋼陽極網(wǎng)鋪設(shè)在水槽內(nèi)表面，陽極網(wǎng)通過電纜與恒電流電源的正極連接;
[0016](3)在混凝土中鉆孔至露出的鋼筋，將電線焊接在鋼筋并接至恒電流電源的負極，焊接處用密封膠密封；
[0017](4)往水槽加入添加了 pH緩沖劑的電解質(zhì)溶液；
[0018](5)打開電源通入恒電流，使電流密度達到0.5?1.5A/m2 ；
[0019](6)每隔6?8天根據(jù)電解質(zhì)溶液體積的減少量補充鎂鹽或鋅鹽，并測量電解質(zhì)溶液pH值，若pH值降低則添加pH緩沖劑，使PH保持于6?7范圍；
[0020](7)通電40天，裂縫愈合率達95%，氯離子含量下降達80%以上，通電結(jié)束后，將水槽中溶液排走，并將水槽拆卸使之與混凝土結(jié)構(gòu)分離。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點在于針對非水中鋼筋混凝土梁和柱，可同時脫除混凝土內(nèi)氯離子及修補混凝土裂縫。脫鹽與裂縫修補同步進行，解決了先補縫、再脫鹽施工周期長的缺點。并且使用該裝置不會造成混凝土表面酸化腐蝕。裝置安裝、拆卸方便，所用水槽可重復利用，尤其適用于有多個相同梁、柱構(gòu)件的大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修復，具有很強的實用性。電沉積與電化學脫鹽技術(shù)原理類似，可將這兩種耐久性恢復技術(shù)相結(jié)合，在脫鹽的同時將裂縫修補填充，變兩步修復法為一步，既確保脫鹽的效果，又不顯著增加工程量。目前并未見電化學脫鹽與電沉積同步實施的相關(guān)報道。
【附圖說明】
[0022]圖1脫鹽與裂縫修補同步裝置原理圖。
[0023]圖2修復梁所用水槽安裝示意圖，其中步驟(a)為施工前的待修復混凝土梁，步驟(b)為支架安裝，步驟(c)為水槽安裝。
[0024]圖3修復柱所用水槽安裝示意圖，其中步驟(a)為施工前的待修復混凝土柱，步驟(b)為安裝水槽底板，步驟(c)為安裝水槽側(cè)板及陽極網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的脫鹽與裂縫修補同步進行的鋼筋混凝土耐久性修復裝置由水槽、陰極、陽極、電解質(zhì)溶液、電源、電纜及支架等所組成。
[0026]所述的水槽用于盛放電解質(zhì)溶液。水槽由側(cè)板和底板圍合形成且圍繞著非水下混凝土結(jié)構(gòu)的待修復區(qū)域，水槽的側(cè)板或底板與混凝土結(jié)構(gòu)的表面平行或從外部垂直地延伸至混凝土結(jié)構(gòu)表面，使混凝土結(jié)構(gòu)待修復區(qū)域處于水槽槽腔之中，水槽的側(cè)板、底板兩兩相接之處及其與所圍繞的混凝土結(jié)構(gòu)表面的交接之處采用密封防水結(jié)構(gòu)密封?；炷林杏辛芽p的區(qū)域被水槽中的電解液所包圍，水槽壁與待修補混凝土表面有5?20cm距離。水槽采用PVC或有機玻璃板，并利用帶孔支撐件與螺栓固定成型。水槽底板灌2?3cm厚的添加有防水材料的砂漿，以防止電解質(zhì)溶液從水槽側(cè)板與底板接觸部位或底板與結(jié)構(gòu)接觸部位(對于柱結(jié)構(gòu))滲漏。
[0027]所述的陰極為混凝土內(nèi)的鋼筋。
[0028]所述的陽極為不銹鋼網(wǎng)，浸泡于電解質(zhì)溶液中。不銹鋼網(wǎng)貼近水槽內(nèi)壁，與混凝土表面有I?20cm的距離。
[0029]所述的電解質(zhì)溶液為鎂鹽或鋅鹽，濃度0.05mol/L?lmol/L，并添加了 0.005mol/L?0.05mol/L的混合磷酸鹽作為pH緩沖劑。該混合磷酸鹽是摩爾比為Na2HPO4 = NaH2PO4 =
0.45的混合溶液。
[0030]所述的電源具備恒電流輸出功能，可調(diào)節(jié)電流大小，使施加于混凝土面的電流密度大小為0.5A/m2?1.5A/m2。上述陰極通過電纜與電源負極相連，陽極通過電纜與電源正極相連。
[0031]所述的支架用于固定水槽，支架可放置在待修復混凝土結(jié)構(gòu)周圍平地上，或采用膨脹螺栓吊在待修復混凝土結(jié)構(gòu)上。水槽放置在支架上，并通過螺栓與支架固定。
[0032]本發(fā)明裝置的工作原理是在陰陽兩極之間施加通恒定電流，電流方向從陽極通過電解質(zhì)流向陰極。此時陰極發(fā)生電化學反應
[0033]2H