一种提取混凝土构件中氯离子的方法
【专利摘要】本发明涉及一种提取混凝土构件中氯离子的方法，步骤如下：对混凝土构件进行开槽或是钻孔处理；将碱性的活性锌板插入到开槽或开孔中；利用无机砂浆将混凝土构件上的开槽或开孔填平，恢复混凝土构件的外形结构。与现有技术相比，本发明对钢筋混凝土结构进行电化学修复，可从根本上制止氯化物污染引起混凝土中钢筋的腐蚀，而无需凿除大量被污染混凝土的保护层，因而可节省大量时间人力物力，其经济和社会效益良好。
【专利说明】一种提取混凝土构件中氯离子的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土构件养护处理的方法，尤其是涉及一种提取混凝土构件中氯离子的方法。
【背景技术】
[0002]金属材料的腐蚀，是指金属材料和周围介质接触时发生化学活电化学作用而引起的一种破坏现象。对于金属而言，在自然界大多是以金属化合物的形态存在。在热力学的观点来看，除了少数贵金属(如金、钼等)外，各种金属都有转变成离子的趋势。因此，金属元素比它们的化合物具有更高的自由能，必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态-氧化物的趋势，所以说金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象，是不可避免的。
[0003]近年来，因钢筋锈蚀导致混凝土构件结构的服役性能劣化、工程使用寿命达不到设计要求而过早失效破坏，已经成为全世界日益关注的一大灾害和土木工程界的重大科技难题。引起混凝土构件钢筋锈蚀的原因有多方面，从目前工程破坏事例统计，针对混凝土构件结构的钢筋锈蚀问题，传统的修补方法是将结构表面受污染混凝土构件直接清除，对钢筋作除锈、阻锈处理，再使用抗渗性较高的混凝土构件或砂浆做保护层进行修补，这种方法存在施工工艺复杂，不能清除已侵入混凝土构件内层的氯离子，不能使已经活化且局部锈蚀的钢筋表面重新钝化，新旧混凝土构件界面粘结性不良等缺点。
[0004]再从人工角度看，工人不爱干缓慢、又有大量粉尘的活，也会对其自身健康带来威胁。业主要也要站在工人的角度多为其考虑长远发展。要让工人拿着低效率的手动工具或灰尘弥漫的干喷砂设备精细地、彻底地处理腐蚀的金属基面是不可能的，原有类似基面的处理要么花上大量时间、要么需要大量人工，要么超出预期的成本。
[0005]综上所述，我国金属结构物(如船舶行业等)在日常的防腐过程中存在诸多问题，若依然沿用旧设备、旧材料、旧工法，就会停滞不前，会对整个行业的后期养护产生各种安全隐患，不仅对人们的生命健康、周遭环境构成威胁、还严重浪费了国家资源。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用电化学方法从根本上制止氯化物污染弓I起混凝土中钢筋的腐蚀的提取混凝土构件中氯离子的方法。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]一种提取混凝土构件中氯离子的方法，该方法包括以下步骤:
[0009](I)对混凝土构件进行开槽或是钻孔处理；
[0010](2)将碱性的活性锌板插入到开槽或开孔中；
[0011](3)利用无机砂浆将混凝土构件上的开槽或开孔填平，恢复混凝土构件的外形结构。
[0012]进行开槽处理的混凝土构件中的氯离子含量严重> 0.05mol/L，一般环境PH值越低，稳定越高，氯离子腐蚀能力越强。[0013]进行钻孔处理的混凝土构件中的氯离子含量一般< 0.05mol/L，一般环境PH值越低，稳定越高，氯离子腐蚀能力越强。
[0014]所述的碱性的活性锌板为用作牺牲阳极的椭圆形金属板。
[0015]所述的碱性的活性锌板为市售的Galvashield XP4锌板。
[0016]所述的混凝土构件在海水中应用时，将碱性的活性锌板与钢筋一起绑扎后再浇注混凝土。
[0017]所述的无机砂浆由以下组分及重量份含量构成:减水剂0.8-1.2、羟丙基甲基纤维素 0.45-0.85、高岭土 30-49,5 号硅沙 800-1200,7 号硅沙 100-300,425 水泥 700-980。
[0018]所述的减水剂为粉末聚羧酸酯；所述的5号硅沙为直径16_32mm的硅砂；所述的7号硅沙为直径10-20目的硅砂；所述的425水泥为28天抗压强度达到32.5MPa的水泥。
[0019]电化学除氯是指在无需破坏原混凝土结构保护层的条件下，通过外加电场使侵入混凝土保护层的氯盐有害组份直接排出，提高钢筋附近混凝土孔溶液的碱度，并且使已经活化开始锈蚀的钢筋表面重新钝化的一种新技术，可以对钢筋混凝土进行高效、快速、低成本且非破损型修复。
[0020]电化学除氯技术是使用外加阳极，钢筋作为阴极，利用同性电荷排斥清除钢筋周围键合态及孔隙液中游离态的氯离子，修复钢筋结构。
[0021]化学修复过程中发生的主要反应:
[0022]通入直流电的一方面作用是使钢筋表面的阳极反应停止:
[0023]Fe = Fe2++2e_(1.1)
[0024]另一方面由于有氧气参与反应，则在钢筋表面还发生如下阴极反应:
[0025]H20+l/202+2e- = 20F(1.2)
[0026]同时，还会发生电解水的反应:
[0027]2H20+2e- = H2 f +20F(1.3)
[0028]对于已经锈蚀的钢筋，也可能发生如下化学反应:
[0029]Fe (OH) 3+2e_ = 2Fe (OH) 2+20H_
[0030]Fe (OH) 2+ (n_2) OH- = Fe (OH) n2_n (1.4)
[0031]Fe (OH) n2_n+2e_ = Fe+nOH_
[0032]以上反应所产生的0H_—部分向阳极迁移，一部分滞留在钢筋周围，滞留的那部分OH-会提高钢筋周围混凝土的碱性。
[0033]另一方面，在阳极区碱性溶液中的阴离子含有氢氧根离子将在阳极放电，析出氧气:
[0034]20H- = H20+l/202 f +2e_(1.5)
[0035]侵入的Cl-发生的阳极反应:
[0036]2C1- = Cl2+2e-(1.6)
[0037]C12+20H- = C10>C1-+H20(1.7)
[0038]同时，在直流电压的作用下，高碱性的电解质溶液通过混凝土多孔的基体，渗透到已碳化的混凝土中，达到使混凝土碱性恢复的目的。
[0039]与现有技术在钢筋表面涂覆环氧涂层、施加金属覆盖层、在钢筋表面自组装保护膜、在混凝土中添加缓蚀剂、采用不锈钢钢筋等。这些方法是保护混凝土中钢筋的补充措施，但都有一定的局限性。这些常规修补方法由于不能有效清除氯离子，本发明对钢筋混凝土结构进行电化学修复，可从根本上制止氯化物污染引起混凝土中钢筋的腐蚀，而无需凿除大量被污染混凝土的保护层，因而可节省大量时间人力物力，其经济和社会效益良好。
【具体实施方式】
[0040]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0041]下面实施方式中采用的工艺及产品包括:
[0042]Galvashield XP4 产品
[0043]I)长期与短期电蚀钝化处理
[0044]2)降低周围氯化物和增加钢筋PH值。
[0045]3)椭圆形独立的阳极、碱性的活性锌、2GTM技术。
[0046]4)技术参数:腐蚀控制间距:(150——750mm)。
[0047]5)应用:预防性防腐或者控制要修补部分和接缝处的腐蚀；高氯离子含量或者高密度的钢结构。
[0048]FH-B2500桥隧养护车
[0049]I)梁面整体无损凿毛，效果快速均匀，即使清洗工作也轻松完成；
[0050]2)桥梁台帽施工，新老混凝土的接续面凿毛；
[0051]3)隧道施工缝(中墙分段施工下的受力薄弱面)、接桩缝(由于停电、机械故障等引起的混凝土浇筑中断)等接续面处的凿毛处理；
[0052]4)对原有缺陷钢筋混凝土基面进行彻底处理。包括打落松动混凝土、钢筋除锈、大面积清洗等一次完成，不破坏原有完好结构，是桥梁修补加固作业的必要前提；
[0053]5)混凝土彻底凿除，不损害钢筋。如桥梁梁板混凝土凿除，重新焊接钢筋，浇筑加固构件等；
[0054]6)对钻孔灌注桩桩头进行凿除；
[0055]7)钢梁桥的表面除锈除漆处理。
[0056]实施例1
[0057]一种提取混凝土构件中氯离子的方法，该方法包括以下步骤:
[0058](I)使用FH-B2500桥隧养护车对氯离子含量比较严重的(> 0.05mol/L)混凝土构件的区域进行开槽处理；
[0059](2)将碱性的活性锌板插入到开槽中，与钢筋进行连接，所使用的碱性的活性锌板为市售的Galvashield XP4锌板；
[0060](3)利用无机砂浆将混凝土构件上的开槽填平，恢复混凝土构件的外形结构，其中，使用的无机砂浆由以下组分及重量份含量构成:减水剂聚羧酸酯0.8、羟丙基甲基纤维素0.45、高岭土 30、直径16-32mm的5号硅沙800、直径10-20目的7号硅沙100、28天抗压强度达到32.5MPa的425水泥700。
[0061]实施例2
[0062]一种提取混凝土构件中氯离子的方法，该方法包括以下步骤:
[0063](I)对氯离子含量一般的(< 0.05mol/L)，混凝土构件进行钻孔处理；
[0064](2)将碱性的活性锌板插入到开孔中，与钢筋进行连接，所使用的碱性的活性锌板为市售的Galvashield XP4锌板；
[0065](3)利用无机砂浆将混凝土构件上的开槽填平，恢复混凝土构件的外形结构，其中，使用的无机砂浆由以下组分及重量份含量构成:减水剂聚羧酸酯1、羟丙基甲基纤维素
0.6、高岭土 40、直径16-32mm的5号硅沙1000、直径10-20目的7号硅沙200、28天抗压强度达到32.5MPa的425水泥800。
[0066]实施例3
[0067]一种提取混凝土构件中氯离子的方法，该方法包括以下步骤:
[0068](I)对于在海水中应用的混凝土构件，直接将碱性的活性锌板与钢筋一起绑扎后再浇注混凝土；
[0069](3)利用无机砂浆将混凝土构件进行表面处理即可，其中无机砂浆由以下组分及重量份含量构成:减水剂聚羧酸酯1.2、羟丙基甲基纤维素0.85、高岭土 49、直径16-32mm的5号硅沙1200、直径10-20目的7号硅沙300、28天抗压强度达到32.5MPa的425水泥980。
【权利要求】
1.一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)对混凝土构件进行开槽或是钻孔处理； (2)将碱性的活性锌板插入到开槽或开孔中； (3)利用无机砂浆将混凝土构件上的开槽或开孔填平，恢复混凝土构件的外形结构。
2.根据权利要求1所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，进行开槽处理的混凝土构件中的氯离子浓度> 0.05mol/Lo
3.根据权利要求1所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，进行钻孔处理的混凝土构件中的氯离子浓度含量< 0.05mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，所述的碱性的活性锌板为用作牺牲阳极的椭圆形金属板。
5.根据权利要求4所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，所述的碱性的活性锌板为市售的Galvashield XP4锌板。
6.根据权利要求1所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，所述的混凝土构件在海水中应用时，将碱性的活性锌板与钢筋一起绑扎后再浇注混凝土。
7.根据权利要求1所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，所述的无机砂浆由以下组分及重量份含量构成:减水剂0.8-1.2、羟丙基甲基纤维素0.45-0.85、高岭土 30-49、5 号硅沙 800-1200、7 号硅沙 100_300、425 水泥 700-980。
8.根据权利要求7所述的一种提取混凝土构件中氯离子的方法，其特征在于，所述的减水剂为粉末聚羧酸酯；所述的5号娃沙为直径16-32_的娃砂；所述的7号娃沙为直径10-20目的硅砂；所述的425水泥为28天抗压强度达到32.5MPa的水泥。
【文档编号】E04B1/64GK103669600SQ201210326267
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月5日 优先权日:2012年9月5日
【发明者】丁新勇 申请人:上海法赫桥梁隧道养护工程技术有限公司