[發明專利]一種提升混凝土抗微生物腐蝕性能的方法

在審

• 申請號: 202010189900.0
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111424300A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 朱正宇;儲洪強;宋子健;郭明志;蔣林華;李怡;張宇衡;于麗波
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C25D9/08
• 分類號: C25D9/08;C25D7/00;C25D5/54;C25D5/48;C23C26/00;C23C28/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐明慧

本發明公開了一種提升混凝土抗微生物腐蝕性能的方法，將內置鋼筋的混凝土浸沒于直流電解裝置的乳酸銅電解液中，以混凝土中的鋼筋為陰極，進行直流電解；再清洗電解后的混凝土、吹干，依次浸泡于多巴胺溶液、正十二硫醇溶液中鍍膜，取出后清洗、吹干。其通過在混凝土表面沉積銅及銅氧化物提升混凝土的抗微生物腐蝕性能；通過在沉積物表面添加的復合鍍層，提高試件表面的疏水性，減少銅離子浸出，提高沉積物的使用壽命；通過采用硝酸銅替換了硫酸銅制備的電解液，避免電沉積過程中硫酸根離子對混凝土性能的影響。本發明提供的混凝土電沉積方法及裝置結構簡單、操作簡捷、防腐效果好，具有很強的實用性和廣泛的適用性。

技術領域

本發明屬于混凝土結構耐久性領域，具體涉及一種提升混凝土抗微生物腐蝕性能的方法。

背景技術

微生物腐蝕是導致混凝土污水管道受損破壞的主要原因之一。污水以及堆積在管道底部的污泥層中含有大量的細菌，其中硫酸鹽還原菌和硫酸鹽氧化菌對混凝土危害及其嚴重。它們代謝生成的硫酸與水泥水化發生化學反應，一方面生成具有膨脹性的鈣礬石和石膏，造成混凝土內部產生微裂縫；另一方面，反應消耗大量的Ca（OH）₂，降低了混凝土pH值，破壞了鋼筋鈍化膜。微生物引起的混凝土侵蝕不僅造成了巨大的經濟損失，而且嚴重地破壞了污水管道的結構安全性。許多學者針對微生物對混凝土的腐蝕過程和機理進行了大量研究，并在此基礎上采取一系列措施對混凝土微生物腐蝕進行防護。

涂層技術能夠在初期起到有效的抗菌防腐效果，但由于涂層材料與混凝土表面的粘結性能較差，在污水水流的沖刷作用下，表面涂層會剝離脫落，后期防腐效果很差。此外，對于已被侵蝕的現有管道，涂層方法實施困難，成本較高，并且已被腐蝕的混凝土表面與涂層材料的粘結性能更差，難以起到長期防腐的作用。

為了增強保護層與混凝土基體之間的粘結力，運用電化學沉積的方法將氧化亞銅沉積在管道內側。電沉積法制備氧化亞銅方便快捷且成本較低，在電場作用下，氧化亞銅能與混凝土表面形成較強的粘結力。由于在混凝土基體上電沉積氧化亞銅是一種新型技術，目前主要存在如下幾方面不足：

1、之前研究中電沉積參數的選取主要借鑒了金屬電沉積的參數，而混凝土基體與金屬基體之間存在很大差異，混凝土電阻很大且表面結構復雜，需要選取適合混凝土基體的電沉積參數；

2、先前研究主要側重提高氧化亞銅的純度，導致沉積在混凝土表面的銅含量很低，但氧化亞銅在實際污水管道中容易氧化成CuO，且Cu和CuO也具有很好的殺菌性能，因此，提升混凝土表面銅元素的含量是抗微生物性能的關鍵；

3、通常電沉積氧化亞銅所用電解液為硫酸銅與乳酸的混合溶液，但混凝土試件長期浸泡在含有硫酸根溶液中，會反應生成鈣礬石和石膏，對混凝土自身性能造成影響，因此需要改變電解液的溶液組成；

4、在污水的沖刷下，沉積在混凝土表面的氧化亞銅和氧化銅容易浸出，導致鍍層的使用壽命較低，因此需要再沉積后做后續處理，提升其耐久性。

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種提升混凝土抗微生物腐蝕性能的方法及裝置，提升涂層內銅元素的含量。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案如下：

一種提升混凝土抗微生物腐蝕性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將內置鋼筋的混凝土浸沒于直流電解裝置的乳酸銅電解液中，以混凝土中的鋼筋為陰極，進行直流電解；

S2、清洗電解后的混凝土、吹干，浸泡于多巴胺溶液中鍍膜，取出后清洗、吹干；

S3、浸泡于正十二硫醇溶液中鍍膜，取出后清洗、吹干。

上述直流電解裝置的陰極為浸泡于電解液中的混凝土內置鋼筋，陽極為鈦網片，電解液為乳酸銅溶液，直流電源為陰極和陽極供電；