脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土结构耐久性修复方法及修复装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于混凝土结构修补与加固技术领域，具体涉及一种脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土结构耐久性修复方法及修复装置。
【背景技术】
[0002]钢筋锈蚀会造成混凝土裂缝以及剥落破坏，从而降低结构安全性和耐久性，是引起混凝土结构性能降低的主要原因之一。对已出现钢筋锈蚀的混凝土结构，必须及时采取与锈蚀阶段相对应的措施对其进行耐久性修复处理。
[0003]处于海洋等氯化物环境下的混凝土结构，氯离子是引发钢筋锈蚀主要原因。对已受氯离子污染的混凝土目前多采用凿除旧有受污染混凝土并重新浇筑新混凝土的修复方法。该法可彻底去除氯离子，但工程量大，耗费大量人力、物力，并产生大量废弃物。与此对应，电化学脱盐能在保留旧有混凝土的基础上，脱除已侵入混凝土中的氯离子，是一种更为先进、更便捷的修复技术，可有效、快速地恢复混凝土耐久性。该技术上世纪70年代开始研发，目前在国内外已有相应的标准规范支撑，但相比国外，该技术在我国还仅仅出于起步阶段，除个别示范性工程外，未见大规模应用。
[0004]电化学脱盐技术在耐久性问题出现初期(如仅仅发现钢筋锈蚀，并未见锈胀裂缝)是恢复结构耐久性的一种行之有效的方法。然而对于钢筋锈蚀裂缝已较为严重的情况，仅仅使用电化学脱盐技术对恢复和提高结构耐久性的效果不佳。即便采用电化学脱盐技术使氯离子浓度下降至安全阈值以下，耐久性问题也会很快反弹。这是由于结构中已出现裂缝，这些裂缝成为氯离子渗透的快捷通道，氯离子将以比在完好混凝土中快得多的速度渗透至钢筋表面，钢筋很快便再次锈蚀。对于受氯盐侵蚀并出现裂缝的钢筋混凝土，若要采用电化学脱盐进行修复，必须对裂缝进行修补。裂缝修补常用的方法有:对裂缝进行灌浆、表面封闭处理等等。无论采取哪种方法，都会增加一个步骤，不可避免地增加工程量，使电化学脱盐的便捷性大打折扣。
[0005]上世纪80年代末由日本学者通过实验证实电沉积技术可封闭混凝土中的裂缝。目前该方法在国内外还是室内研究居多，仅有少量现场实验。在实际中，施工现场往往为待修补钢筋混凝土带来诸多意想不到的问题，因此利用电沉积技术进行耐久性修复仍然一直难以得到有效实施。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土耐久性修复方法及装置，在一次修复中同时解决钢筋混凝土结构的脱盐与裂缝修补问题。
[0007]为实现上述目的本发明提出以下技术方案:一种脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土结构耐久性修复装置，其包括一围绕着混凝土结构待修复区域而设置的水槽，水槽不同槽面间的接合边及水槽与混凝土结构的接合边设置有防水密封结构，水槽内添加有液面高于待修补区域的电解质溶液，所述电解质溶液为添加了混合磷酸盐作为pH缓冲剂的镁盐或锌盐，以待修复区域裂缝中的钢筋作为阴极，沿水槽内壁放置不锈钢网作为阳极，把阴极和阳极分别通过电缆与恒电流电源的负极和正极连接。
[0008]水槽以塑料制作，利用带孔支撑件和螺栓固定成型，不锈钢网与混凝土结构表面保持5?20cm距离。
[0009]水槽以支架固定在混凝土结构上。
[0010]所述混合磷酸盐为Na2HP04: NaH2P04 = 0.45摩尔比的混合溶液。
[0011]所述电解质溶液中，镁盐或锌盐的浓度为0.05?lmol/L。
[0012]所述电解质溶液中，混合磷酸盐浓度0.005mol/L?0.05mol/L。
[0013]一种使用了如上任一所述的装置所完成的脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土耐久性修复方法，其特征在于采用以下步骤:
[0014](1)针对非水下钢筋混凝土结构梁或柱的待修补区域安装好水槽；
[0015](2)将不锈钢阳极网铺设在水槽内表面，阳极网通过电缆与恒电流电源的正极连接;
[0016](3)在混凝土中钻孔至露出的钢筋，将电线焊接在钢筋并接至恒电流电源的负极，焊接处用密封胶密封；
[0017](4)往水槽加入添加了 pH缓冲剂的电解质溶液；
[0018](5)打开电源通入恒电流，使电流密度达到0.5?1.5A/m2 ；
[0019](6)每隔6?8天根据电解质溶液体积的减少量补充镁盐或锌盐，并测量电解质溶液pH值，若pH值降低则添加pH缓冲剂，使PH保持于6?7范围；
[0020](7)通电40天，裂缝愈合率达95%，氯离子含量下降达80%以上，通电结束后，将水槽中溶液排走，并将水槽拆卸使之与混凝土结构分离。
[0021]本发明的优点在于针对非水中钢筋混凝土梁和柱，可同时脱除混凝土内氯离子及修补混凝土裂缝。脱盐与裂缝修补同步进行，解决了先补缝、再脱盐施工周期长的缺点。并且使用该装置不会造成混凝土表面酸化腐蚀。装置安装、拆卸方便，所用水槽可重复利用，尤其适用于有多个相同梁、柱构件的大型钢筋混凝土结构的修复，具有很强的实用性。电沉积与电化学脱盐技术原理类似，可将这两种耐久性恢复技术相结合，在脱盐的同时将裂缝修补填充，变两步修复法为一步，既确保脱盐的效果，又不显著增加工程量。目前并未见电化学脱盐与电沉积同步实施的相关报道。
【附图说明】
[0022]图1脱盐与裂缝修补同步装置原理图。
[0023]图2修复梁所用水槽安装示意图，其中步骤(a)为施工前的待修复混凝土梁，步骤(b)为支架安装，步骤(c)为水槽安装。
[0024]图3修复柱所用水槽安装示意图，其中步骤(a)为施工前的待修复混凝土柱，步骤(b)为安装水槽底板，步骤(c)为安装水槽侧板及阳极网。
【具体实施方式】
[0025]本发明的脱盐与裂缝修补同步进行的钢筋混凝土耐久性修复装置由水槽、阴极、阳极、电解质溶液、电源、电缆及支架等所组成。
[0026]所述的水槽用于盛放电解质溶液。水槽由侧板和底板围合形成且围绕着非水下混凝土结构的待修复区域，水槽的侧板或底板与混凝土结构的表面平行或从外部垂直地延伸至混凝土结构表面，使混凝土结构待修复区域处于水槽槽腔之中，水槽的侧板、底板两两相接之处及其与所围绕的混凝土结构表面的交接之处采用密封防水结构密封。混凝土中有裂缝的区域被水槽中的电解液所包围，水槽壁与待修补混凝土表面有5?20cm距离。水槽采用PVC或有机玻璃板，并利用带孔支撑件与螺栓固定成型。水槽底板灌2?3cm厚的添加有防水材料的砂浆，以防止电解质溶液从水槽侧板与底板接触部位或底板与结构接触部位(对于柱结构)渗漏。
[0027]所述的阴极为混凝土内的钢筋。
[0028]所述的阳极为不锈钢网，浸泡于电解质溶液中。不锈钢网贴近水槽内壁，与混凝土表面有I?20cm的距离。
[0029]所述的电解质溶液为镁盐或锌盐，浓度0.05mol/L?lmol/L，并添加了 0.005mol/L?0.05mol/L的混合磷酸盐作为pH缓冲剂。该混合磷酸盐是摩尔比为Na2HPO4 = NaH2PO4 =
0.45的混合溶液。
[0030]所述的电源具备恒电流输出功能，可调节电流大小，使施加于混凝土面的电流密度大小为0.5A/m2?1.5A/m2。上述阴极通过电缆与电源负极相连，阳极通过电缆与电源正极相连。
[0031]所述的支架用于固定水槽，支架可放置在待修复混凝土结构周围平地上，或采用膨胀螺栓吊在待修复混凝土结构上。水槽放置在支架上，并通过螺栓与支架固定。
[0032]本发明装置的工作原理是在阴阳两极之间施加通恒定电流，电流方向从阳极通过电解质流向阴极。此时阴极发生电化学反应
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