[发明专利]针对碱骨料损伤和钢筋锈蚀双重劣化的电化学修复方法

说明书

本发明提供一种针对碱骨料损伤和钢筋锈蚀双重劣化的混凝土电化学修复方法，包括：监测混凝土试件的骨料活性及氯离子含量，评定不同混凝土试件的劣化程度；基于所评定的混凝土试件劣化程度，确定最佳电化学修复技术参数；技术参数包括电解液浓度、电流密度、通电时间；采用锂化物溶液作为电解液，并采用最佳电化学修复技术参数，对混凝土试件进行电化学修复，达到在除氯的同时抑制既有结构固有的碱骨料反应及由于钢筋表面电化学反应引起的碱性提高而诱发的碱骨料反应。本发明可以根据不同环境下不同劣化程度的混凝土试件，设定最佳修复参数组，提高修复效率，从而达到有效防治碱骨料损伤和钢筋锈蚀的双重目的。

技术领域

本发明涉及混凝土结构电化学耐久性修复领域，具体地，涉及一种针对碱骨料损伤和钢筋锈蚀双重劣化的混凝土电化学修复方法。

背景技术

氯盐侵蚀和碱骨料反应(又称碱-硅反应、碱集料反应)是造成结构耐久性下降的重要原因。氯盐侵蚀会诱发钢筋锈蚀，且腐蚀过程中水泥基体释放出的氢氧根还会引起或加剧碱骨料反应，造成既有结构的耐久性损伤；而碱骨料凝胶膨胀破坏时产生的微裂纹不仅会影响混凝土的力学性能，还会加剧氯离子、硫酸根离子等有害介质的侵蚀，从而进一步加剧服役结构的过早破坏。两者所造成的经济损失一般可达各国国民经济总产值的2％～10％。因此，如何解决这两个问题带来的混凝土耐久性劣化已经成为一个亟待解决的世界性问题。

经检索发现，申请号为CN201210127351.X的中国专利，公开了一种腐蚀混凝土结构的双向电渗修复方法，将阻锈剂注入到电解液中，以混凝土中的钢筋为阴极，在混凝土表面铺设不锈钢网作为阳极，阳极浸入到含有阻锈剂的电解液中，在阳极与阴极间施加直流电源，控制施加的电流密度以钢筋的总表面积计为1～5A/m²,通电时间10～20天后，结束通电。但是该专利存在以下问题：在通过除氯的同时迁入不同阻锈剂的方式来提高锈蚀钢筋的腐蚀电位，但是无法解决可能诱发碱骨料反应或者混凝土构件中固有的碱骨料反应的缺陷。

申请号为CN201611199386.9的中国专利公开了一种提升电化学修复混凝土效率的装置及方法，该装置包括设置在阴极处的第一温度传感器，与第一温度传感器相连的显示器，以及温度控制器；浸入电解液中的搅拌器、电阻丝以及第二温度传感器，电阻丝的一端与搅拌器的一端相连，电阻丝的另一端和搅拌器的另一端以及第二温度传感器均与温度控制器相连。但是该专利存在以下问题：仅仅针对由于氯盐侵蚀所造成的混凝土结构耐久性问题，不涉及对可能诱发碱骨料反应或者混凝土构件中固有的碱骨料反应的治理；且无法针对不同氯盐侵蚀及骨料活性程度的混凝土构件调整电化学修复参数。

申请号为CN201210004797.3的中国专利，公开了一种可抑制碱硅酸反应的混凝土掺和料，各组分质量比为：高玻璃体含量的球状超细无机工业废料20～90，晶态氢氧化铝0～60，高无定形SiO2含量的无机工业废料硅10～70。掺和量为胶凝材料总质量的10％～30％。高玻璃体含量的球状超细无机工业废料中的玻璃体含量≥95％，粒度特征参数D50≤1.0μm，采用公式计算的理化因子Ipc≥1.20×107。晶态氢氧化铝为工业级，Al2O3含量≥63.5％，细度为180目～6000目。高无定形SiO2含量的无机工业废料硅灰中的SiO2含量≥85％。但该专利存在以下问题：通过在工程建造前期添加混凝土掺合料的方式只能预防碱骨料反应的发生，无法治理已经发生碱骨料反应的既有结构。而且已有研究表明可以通过电化学技术将锂离子迁入混凝土来抑制既有结构中的碱骨料反应。

根据申请人对现有技术的检索发现，现有的电化学修复方法都集中在提高除氯效率、抑制钢筋锈蚀上，而并未提出或者考虑电化学除氯过程中由于内部钢筋区域碱性、温度大幅度提高而可能造成的碱骨料反应；同时现有技术主要通过建造前期添加外加剂的方式预防混凝土的碱骨料损伤，而未提出既有结构中固有的碱骨料损伤的解决的方案。

因此，为了提高混凝土结构耐久性，延长混凝土结构的服役年限，需要开发一种在解决电化学修复可能诱发的碱骨料反应及既有结构中固有的碱骨料损伤的同时移除混凝土内部有害离子的方法。

发明内容