[發明專利]針對堿骨料損傷和鋼筋銹蝕雙重劣化的電化學修復方法

有效

• 申請號: 202011165004.7
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112390662B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 劉清風;毛麗璇;胡志;夏晉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C04B41/65
• 分類號: C04B41/65;C04B41/72;E04G23/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發明提供一種針對堿骨料損傷和鋼筋銹蝕雙重劣化的混凝土電化學修復方法，包括：監測混凝土試件的骨料活性及氯離子含量，評定不同混凝土試件的劣化程度；基于所評定的混凝土試件劣化程度，確定最佳電化學修復技術參數；技術參數包括電解液濃度、電流密度、通電時間；采用鋰化物溶液作為電解液，并采用最佳電化學修復技術參數，對混凝土試件進行電化學修復，達到在除氯的同時抑制既有結構固有的堿骨料反應及由于鋼筋表面電化學反應引起的堿性提高而誘發的堿骨料反應。本發明可以根據不同環境下不同劣化程度的混凝土試件，設定最佳修復參數組，提高修復效率，從而達到有效防治堿骨料損傷和鋼筋銹蝕的雙重目的。

技術領域

本發明涉及混凝土結構電化學耐久性修復領域，具體地，涉及一種針對堿骨料損傷和鋼筋銹蝕雙重劣化的混凝土電化學修復方法。

背景技術

氯鹽侵蝕和堿骨料反應(又稱堿-硅反應、堿集料反應)是造成結構耐久性下降的重要原因。氯鹽侵蝕會誘發鋼筋銹蝕，且腐蝕過程中水泥基體釋放出的氫氧根還會引起或加劇堿骨料反應，造成既有結構的耐久性損傷；而堿骨料凝膠膨脹破壞時產生的微裂紋不僅會影響混凝土的力學性能，還會加劇氯離子、硫酸根離子等有害介質的侵蝕，從而進一步加劇服役結構的過早破壞。兩者所造成的經濟損失一般可達各國國民經濟總產值的2％～10％。因此，如何解決這兩個問題帶來的混凝土耐久性劣化已經成為一個亟待解決的世界性問題。

經檢索發現，申請號為CN201210127351.X的中國專利，公開了一種腐蝕混凝土結構的雙向電滲修復方法，將阻銹劑注入到電解液中，以混凝土中的鋼筋為陰極，在混凝土表面鋪設不銹鋼網作為陽極，陽極浸入到含有阻銹劑的電解液中，在陽極與陰極間施加直流電源，控制施加的電流密度以鋼筋的總表面積計為1～5A/m²,通電時間10～20天后，結束通電。但是該專利存在以下問題：在通過除氯的同時遷入不同阻銹劑的方式來提高銹蝕鋼筋的腐蝕電位，但是無法解決可能誘發堿骨料反應或者混凝土構件中固有的堿骨料反應的缺陷。

申請號為CN201611199386.9的中國專利公開了一種提升電化學修復混凝土效率的裝置及方法，該裝置包括設置在陰極處的第一溫度傳感器，與第一溫度傳感器相連的顯示器，以及溫度控制器；浸入電解液中的攪拌器、電阻絲以及第二溫度傳感器，電阻絲的一端與攪拌器的一端相連，電阻絲的另一端和攪拌器的另一端以及第二溫度傳感器均與溫度控制器相連。但是該專利存在以下問題：僅僅針對由于氯鹽侵蝕所造成的混凝土結構耐久性問題，不涉及對可能誘發堿骨料反應或者混凝土構件中固有的堿骨料反應的治理；且無法針對不同氯鹽侵蝕及骨料活性程度的混凝土構件調整電化學修復參數。

申請號為CN201210004797.3的中國專利，公開了一種可抑制堿硅酸反應的混凝土摻和料，各組分質量比為：高玻璃體含量的球狀超細無機工業廢料20～90，晶態氫氧化鋁0～60，高無定形SiO2含量的無機工業廢料硅10～70。摻和量為膠凝材料總質量的10％～30％。高玻璃體含量的球狀超細無機工業廢料中的玻璃體含量≥95％，粒度特征參數D50≤1.0μm，采用公式計算的理化因子Ipc≥1.20×107。晶態氫氧化鋁為工業級，Al2O3含量≥63.5％，細度為180目～6000目。高無定形SiO2含量的無機工業廢料硅灰中的SiO2含量≥85％。但該專利存在以下問題：通過在工程建造前期添加混凝土摻合料的方式只能預防堿骨料反應的發生，無法治理已經發生堿骨料反應的既有結構。而且已有研究表明可以通過電化學技術將鋰離子遷入混凝土來抑制既有結構中的堿骨料反應。

根據申請人對現有技術的檢索發現，現有的電化學修復方法都集中在提高除氯效率、抑制鋼筋銹蝕上，而并未提出或者考慮電化學除氯過程中由于內部鋼筋區域堿性、溫度大幅度提高而可能造成的堿骨料反應；同時現有技術主要通過建造前期添加外加劑的方式預防混凝土的堿骨料損傷，而未提出既有結構中固有的堿骨料損傷的解決的方案。

因此，為了提高混凝土結構耐久性，延長混凝土結構的服役年限，需要開發一種在解決電化學修復可能誘發的堿骨料反應及既有結構中固有的堿骨料損傷的同時移除混凝土內部有害離子的方法。

發明內容