一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置及施工工艺的制作方法

本发明涉及混凝土修补领域，尤其是涉及一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置及施工工艺。

背景技术：

1、当混凝土在水环境中受损后，钢筋混凝土往往会因锈蚀膨胀开裂，抗拉、抗压强度等性能下降，从而引发一系列的问题，难以达到设计使用寿命，造成很大的经济损失。据估计，全世界每年与钢筋腐蚀相关的混凝土基础设施维护和维修费用超过1000亿美元。许多学者对混凝土结构裂缝的修复方法进行了研究，包括材料更换、灌浆、电沉积、微生物修复等。传统的材料替换方法需要去除部分力学性能较好的混凝土，造成资源浪费和成本增加。由于裂缝中存在铁锈，采用灌浆方法的材料很难穿透小宽度、大深度的锈蚀裂缝。此外，如果裂缝位于混凝土结构的垂直或向下的表面，重力效应将使注浆材料更难以填充和修复裂缝。

2、电沉积法是一种利用电场在裂纹中沉积mg(oh)2、caco3等无机盐，达到裂缝愈合的修复方法，具有良好的应用前景。但是目前使用电沉积法连接钢筋作为阴极的过程较为繁琐复杂。它的步骤是：当裂缝周围有外露钢筋时，经通电测试后可直接将外露钢筋作为阴极；当周围无外露钢筋时，需用钢筋探测仪确定出离裂缝最近的主筋位置，钻孔后将导线与钢筋绑扎，连通后，钻孔位置用砂浆密封，再进行电沉积修复。其中凿除主筋附近的混凝土与导线相连，开凿面积大，破坏程度高，施工困难，极大地限制了电沉积法在混凝土裂缝修复中的应用推广。

3、专利公开号cn112982517a公开了一种地下结构渗水裂缝电沉积修复的三电极系统与修复方法，该系统包括三个用以产生弱电流的可调节直流电源、设置在待修复裂缝混凝土区域处的电解液承载装置、安装在电解液承载装置内作为阳极的外置附加电极、贯穿待修复裂缝混凝土区域的混凝土结构至迎水面土体的内置附加电极以及作为阴极的混凝土结构上的钢筋。但该方法是针对传统两电极的方法具有一定的优势。

技术实现思路

1、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基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置及施工工艺，形成“钢筋—钢钉—导线—外部电源—阳极”的闭合回路，大大地减少了钢筋开凿的面积和深度，使得电沉积法修复裂缝更加便捷，为简化和推广电沉积法修复裂缝提供有效的手段。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、在一方面，本发明提供一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，包括：

4、电源；

5、设置在待修复裂缝区域外的混凝土结构中，且承载电解质溶液的载液箱；

6、固定在所述载液箱内部的阳极；

7、与贯穿待修复裂缝区域及混凝土结构的钢筋连接的钢钉，所述钢筋作为阴极；

8、连接所述电源和阳极、电源和钢钉的导线。

9、进一步地，所述电源为可调节的直流电源，其电压为1～35v。

10、进一步地，所述待修复裂缝区域为水渗流的通道。

11、进一步地，所述载液箱与所述混凝土结构表面完全贴合。

12、进一步地，所述电解质溶液包括硫酸镁、硫酸锌、氯化镁、氯化锌。

13、更进一步地，所述电解质溶液的浓度为0.05～0.5mol/l。

14、进一步地，所述待修复裂缝区域的宽度小于2mm。

15、进一步地，所述钢筋为所述待修复裂缝区域周围的外露钢筋或离所述待修复裂缝区域最近的横向主钢筋。

16、在另一方面，本发明还提供一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置的施工工艺，其采用上述的装置实施，该施工工艺包括以下步骤：

17、a1、混凝土结构和待修复裂缝区域表面预处理；

18、a2、将所述导线和所述钢钉连接，并采用环氧树脂作密封固化处理；

19、a3、在所述钢筋上钻孔，得到孔洞；

20、a4、将所述钢钉伸入钻好的孔洞中，钻入所述钢筋，经电连通测试后，使用砂浆密封；

21、a5、将所述载液箱附着于所述待修复裂缝区域外的混凝土结构表面使其完全贴合，在所述载液箱内部固定所述阳极；

22、a6、配制所述电解质溶液，并将其置于所述载液箱中，使所述阳极浸入所述电解质溶液；

23、a7、使用导线连接所述电源和阳极、电源和钢钉，并对接头进行绝缘密封处理，构成闭合回路，对所述闭合回路通电1～7天，直到所述待修复裂缝区域表面被沉积物覆盖，不再渗水，完成修复。

24、进一步地，在步骤a1中，所述预处理过程为：现场观测检查所述混凝土结构中待修复裂缝区域位置，用砂纸将所述混凝土结构表面打磨光滑，记录所述待修复裂缝区域的宽度、长度等数据，并用吸水纸处理所述待修复裂缝区域表面渗水。

25、进一步地，在步骤a3中，所述孔洞的深度为3～5mm，且在钻完孔洞后，使用高压水枪冲洗孔洞内的灰尘，最后用吸水纸吸干表面水分。

26、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

27、(1)本发明利用钢钉的导电性，将导线绑到钢钉上。在钻孔至钢筋表面后，将钢钉钻入钢筋中，形成“钢筋—钢钉—导线—外部电源—阳极”的闭合回路，大大地减少了钢筋开凿的面积和深度，使得电沉积法修复裂缝更加便捷，为简化和推广电沉积法修复裂缝提供有效的手段。对比传统电沉积法装置安装，该方法只需沿钻开极小面积的混凝土，将导线绑到钢钉上，之后用钻机连接钢筋伸至混凝土内部，将钢钉钻入钢筋中即可；同时，该方法保证了回路的通畅，防止传统方法的绑扎钢筋出现导线脱落等情况，减小了对混凝土基体的损坏，更加符合电沉积法无损及微创修复混凝土裂缝的最初理念。

28、(2)相较于传统方法，本发明创新了一种施工工艺，省去了传统电沉积修复方法中将导线直接绑扎在钢筋上的过程，解决了传统电沉积修复装置施工工艺复杂的问题，可以更大程度上的提高施工便捷性，利于电沉积法修复裂缝的推广应用。

29、(3)本发明使用的钢钉具有低电阻、高导电性的特点，能够成为钢筋与导线之间的“桥梁”，并极大地减小了混凝土的钻孔面积，避免了对钢筋混凝土基体的损伤。

30、(4)本发明采用的施工工艺简单快捷，体系稳定、无安全隐患，可以根据混凝土保护层厚度提前预制“钢钉—导线”连接件，以达到理想的修复效果，具有很好的工业化应用前景。

技术特征：

1.一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述电源(2)为可调节的直流电源，其电压为1～35v。

3.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述待修复裂缝区域(7)为水渗流的通道。

4.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述载液箱(4)与所述混凝土结构(1)表面完全贴合。

5.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述电解质溶液包括硫酸镁、硫酸锌、氯化镁、氯化锌。

6.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述待修复裂缝区域(7)的宽度小于2mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置，其特征在于，所述钢筋(8)为所述待修复裂缝区域(7)周围的外露钢筋或离所述待修复裂缝区域(7)最近的横向主钢筋。

8.一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置的施工工艺，其采用如权利要求1～7任一所述的装置实施，其特征在于，该施工工艺包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置的施工工艺，其特征在于，在步骤a1中，所述预处理过程为：现场观测检查所述混凝土结构(1)中待修复裂缝区域(7)位置，用砂纸将所述混凝土结构(1)表面打磨光滑，记录所述待修复裂缝区域(7)的宽度、长度等数据，并用吸水纸处理所述待修复裂缝区域(7)表面渗水。

10.根据权利要求8所述的一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置的施工工艺，其特征在于，在步骤a3中，所述孔洞的深度为3～5mm，且在钻完孔洞后，使用高压水枪冲洗孔洞内的灰尘，最后用吸水纸吸干表面水分。

技术总结
本发明涉及一种基于电沉积修复的混凝土裂缝修补装置及施工工艺，该混凝土裂缝修补装置包括：混凝土裂缝修补装置，包括：电源；设置在待修复裂缝区域外的混凝土结构中，且承载电解质溶液的载液箱；固定在所述载液箱内部的阳极；与贯穿待修复裂缝区域及混凝土结构的钢筋连接的钢钉，所述钢筋作为阴极；连接所述电源和阳极、电源和钢钉的导线。与现有技术相比，本发明形成“钢筋—钢钉—导线—外部电源—阳极”的闭合回路，大大地减少了钢筋开凿的面积和深度，使得电沉积法修复裂缝更加便捷，为简化和推广电沉积法修复裂缝提供有效的手段。

技术研发人员：刘祥勇,陈庆,赵涛宁,张伟,封翔瑞
受保护的技术使用者：南通轨道交通集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17