[发明专利]一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法及装置，涉及混凝土电化学修复技术领域，电化学脱盐方法包括：S1、构建电化学反应体系；S2、对电解液加热5～15min后，直流电源通电；S3、对电解液加热50～70min后，转为对电解液制冷，且电化学反应50～70min后，直流电源断电；S4、电解液制冷20～40min后，恢复加热，且直流电源断电20～40min后，恢复通电；S5、重复步骤S2～S4，直至完成脱盐过程。本发明利用通断电的电压产生的潮汐力，加速氯离子迁移；且在通电之前加热以降低氯离子结合能力，在断电之前，降低温度，使得迁移到电解液内的自由氯离子更易结合固化；间歇加热和延后的间歇通电协同作用加速氯离子的迁移速率，提高氯离子的去除效率。

技术领域

本发明涉及混凝土电化学修复技术领域，具体地，涉及一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法及装置。

背景技术

混凝土材料本身脆性较大，抗拉和抗弯能力差，需配筋强化。钢筋混凝土结合了钢筋与混凝土的诸多优点，具有良好的结构性能和耐久性被广泛用于土木工程中。但在钢筋混凝土结构服役过程中，由于外界环境侵蚀引起的钢筋锈蚀是最常见的破坏形式。其中，氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀是破坏钢筋混凝土结构的主要元凶。外部氯离子通过扩散渗透、吸附或者毛细作用及电化学迁移等共同作用，进入混凝土结构内部，到达钢筋表面，使局部pH值迅速降低，从而破坏钢筋表面钝化膜，发生去钝化现象，并形成电化学腐蚀效应，大大加速了钢筋锈蚀速率。钢筋发生锈蚀后，一方面会减小钢筋有效横截面积，致使钢筋混凝土结构承载力减小和钢筋握裹力下降；另一方面，钢筋体积剧烈膨胀，挤压导致混凝土由内部开裂与剥落，从而造成结构的整体性破坏。每年因氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀而造成的钢筋混凝土结构劣化，导致了巨大的经济损失。

对已遭受氯离子侵蚀的混凝土结构，目前普遍采用电化学脱盐修复方法。电化学脱盐是一种简单、长效的钢筋修复技术。通过对钢筋施加负电压的方式，促使钢筋表面氯离子向外迁移，降低混凝土内氯离子浓度，恢复钢筋钝化，达到延长混凝土结构耐久性的目的；其具有施工期凿除量少，能对构件实施全面的修复，修复后使用年限较长等特点。但电化学修复效率不足会延长结构修复工期，妨碍工程结构的正常使用；另一方面，传统的电化学脱盐修复方法一般通过增大通电电流密度和电压等参数来提升修复效率，而过大的电流密度和电压会导致钢筋氢脆、钢筋-混凝土黏结性能下降等不良影响。

中国专利号CN201611199386.9公开了一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法，以电解质溶液温度作为控制参数，简单、方便；实时监测混凝土内部温度，可以确保整个脱盐过程都在控制温度内进行。另有中国专利号CN201010581820.6公开一种碳化钢筋混凝土结构辅以缓蚀剂的电化学再碱化修复技术，首先将碳化混凝土中钢筋作为阴极连接直流电源负极，在混凝土外裹惰性阳极与直流电源正极连接；向阳极的海绵中浇注含有阳离子型缓蚀剂的碱性电解液，控制电流密度为1～4A/cm²，总电量在200～400Ah之间，再碱化时间一般控制在2～4周，并将电解液进行循环再利用，混凝土中钢筋在再碱化修复结束后，可使钢筋进入稳定状态。但上述装置和方法都是采用连续通电的方式，增大了电能的消耗，其次，当脱盐达到一定时间后，进入电解液的氯离子易受浓度梯度的影响返回混凝土深处，导致电化学脱盐效率较低；再者，尽管钢筋周围的混凝土在再碱化后碱性提高，但再碱化过程使得钢筋表面处于高度活性状态，钢筋进入再钝化的可能性降低。因此，电化学脱盐急需一种更高效的方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法及装置，使得电化学脱盐效率得到较大提升。

本发明的目的一在于提供一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法，通过间歇加热和延后的间歇通电方式，协同加速氯离子的迁移速率，提高氯离子的去除效率。

一种基于间歇通电的高效率电化学脱盐方法，包括如下步骤：

S1、以混凝土试件内的钢筋作为阴极，构建包含阳极、电解液和直流电源供电的电化学反应体系；