[发明专利]一种提高混凝土耐久性的方法

说明书

本发明涉及钢筋混凝土耐久性提升技术领域，具体而言，涉及一种提高混凝土耐久性的方法。该方法以纳米材料电迁移的方式提高混凝土耐久性，在外加直流电场的作用下将带正电的纳米氧化铝基团迁移至混凝土内部。可提高钢筋混凝土之间的粘结强度，改善混凝土孔隙结构分布，解决了电化学修复方法带来的缺陷，且附着在钢筋表面的氧化铝可形成保护膜一定程度上可提高钢筋混凝土抵抗氯二次侵蚀的能力。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土耐久性提升技术领域，具体而言，涉及一种提高混凝土耐久性的方法。

背景技术

混凝土结构中钢筋锈蚀是伴随砼结构全寿命周期内不断发展的化学反应过程，在自然环境条件下，随着时间的推移，钢筋混凝土结构的耐久性问题则日益突出，使用一定的年限后会就发生锈蚀，进而影响到建筑安全。因此，需要对混凝土钢筋锈蚀的采取技术上可行、经济上合理的修复方法。

目前，在混凝土耐久性能提升技术方面，主要有传统修补法和电化学修复方法。传统修复方法存在的主要问题在于修复效果难以满足长期耐久性要求，尤其对于已遭受氯盐侵蚀的海洋环境中的钢筋混凝土结构。由于混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，电化学方法则以此为基础，使其逆向反应，达到修复锈蚀钢筋的效果。常用的电化学方法包括阴极保护技术，电化学再碱化处理技术，电化学除氯技术，电沉积技术等。新型电化学方法也在不断发展，包括电渗阻锈技术，双向电渗修复技术等。可见电化学方法始终是混凝土中钢筋锈蚀无损修复的未来发展方向。

在混凝土中钢筋锈蚀常用的电化学方法中，阴极保护技术是以抑制钢筋表面形成腐蚀电池为目的的电化学防腐技术，主要包括牺牲阳极和外加电流辅助阳极法，阴极保护法总体效果较好，但该方法从结构建设期就需要专人管理和维护，并且需要长期维护，成本较高，因此其推广应用受到了一定的限制。

电化学再碱化处理主要通过无损伤的电化学手段来提高被碳化混凝土保护层的碱性，使其pH值回复到11.5以上，从而降低钢筋腐蚀活性，使钢筋表面恢复钝化，以减缓或阻止锈蚀钢筋的继续腐蚀。该技术主要用于所有碳化的混凝土构筑物，对于其他原因腐蚀的混凝土结构效果一般。

电化学除氯的基本原理是以混凝土中的钢筋作为阴极，在混凝土表面敷置或埋入电解液保持层，在电解液保持层中设置钢筋网或者金属片作为阳极，在金属网和混凝土中的钢筋之间通以直流电流。在外加电场作用下，混凝土中的负离子(Cl^-、OH^-等)由阴极向阳极迁移，正离子(Na⁺、K⁺、Ca2⁺等)由阳极向阴极迁移。Cl^-由阴极向阳极迁移并脱离混凝土进入电解质就达到了脱氯除盐的目的，同时阴极发生电化学反应，形成的OH^-向阳极迁移，氯离子得到排除的同时钢筋周围和混凝土保护层中的碱性升高，有利于钢筋恢复并维持钝态，又在一定程度上可提高钢筋混凝土抵抗Cl^-二次侵蚀的能力。电化学除氯方法作为一种较为成熟的技术对受氯盐侵蚀的钢筋混凝土结构具有较好的修复效果，但也会对其产生一些不利影响，主要包括析氢作用对钢筋混凝土之间粘结强度的影响以及混凝土孔径分布改变，孔隙率变化所造成的影响。

近十几年来，钢筋阻锈剂作为一种使用简单、经济有效的钢筋防腐措施，被大量应用于工程中。电渗阻锈技术主要利用电场将有效阻锈剂基团输送至钢筋表面，该技术采用的有机阻锈剂较为昂贵，且需要较长的通电时间才能达到满意的效果，因此发展较慢，直到最近几年才有所进展。其主要包括MCI产品，BE阻锈剂等，能在较短时间内迁移至10cm厚的混凝土内，并对钢筋具有明显的阻锈效果。

双向电渗技术由浙江大学结构工程研究所金伟良教授首先提出，其基本原理是在电迁移作用下，电解质溶液中的阳离子阻锈剂向阴极钢筋处迁移，同时混凝土孔隙液及钢筋表面的氯离子向阳极迁移进入电解质溶液中。双向电渗技术考虑了电化学除氯与电迁移阻锈剂的耦合作用，对锈蚀钢筋混凝土既起到了修复效果，又有保护作用，特别是长期效果，在抑制钢筋后期锈蚀发展方面存在明显的优势。

有鉴于此，特提出本发明。