一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法

本发明属于混凝土裂缝电沉积修复效果评价，涉及一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法。

背景技术：

1、电沉积法修复混凝土裂缝作为一种新的混凝土结构裂缝修复方法，其施工条件可以较好地契合水环境下混凝土结构服役情况，近年来已经被越来越多研究并逐步应用于地下结构混凝土裂缝的修复。

2、电沉积法是在水环境下通过电场诱导阳离子迁移进入混凝土裂缝形成沉积物封堵裂缝从而达到修复的效果，与现有注浆等方法相比，电沉积法无需钻孔、对结构本身的损伤较小。目前，经电沉积法修复的混凝土结构裂缝的修复效果的评价主要以质量增加率、表面覆盖率、裂缝愈合率、裂缝填充深度、渗透率、超声检测和钢筋半电池电位等，以上方法存在不能直观反映修复程度、破损检测和敏感性较低等局限性，在电沉积修复施工现场使用具有较大限制。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，以克服现有技术中不能直观反映修复程度、需破损检测或敏感性较低等缺陷。本发明以混凝土内部的钢筋作为工作电极，外加辅助电极，并设置参比电极，将上述电极浸入电解液中，用电化学工作站进行阻抗-频率测试以检测其混凝土开裂前、开裂后以及修复t时刻的阻抗值；进一步计算电沉积修复后的修复率，当修复率小于70％时，表示电沉积修复未完成，需要对混凝土裂缝处继续进行电沉积修复；当修复率大于等于70％时，表示电沉积修复完成。与现有技术相比，本发明的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法操作方便，能够实现在裂缝修复过程中实现原位监测。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，包括以下步骤：

4、以混凝土内部的钢筋作为工作电极，外加辅助电极，并设置参比电极，将上述电极浸入电解液中，用电化学工作站进行阻抗-频率测试以检测其混凝土开裂前、开裂后以及修复t时刻的阻抗值；

5、修复t时刻的修复率计算：

6、

7、γ表示修复t时刻的修复率，zt表示修复t时刻的阻抗值，z开裂表示混凝土发生开裂后的阻抗值，z未裂表示混凝土发生开裂前的阻抗值；

8、修复效果评价：当γ＜预设值时，表示电沉积修复未完成，需要对混凝土裂缝处继续进行电沉积修复；

9、当γ≥预设值时，表示电沉积修复完成。

10、在本发明的一个实施方式中，预设值为70％。

11、在本发明的一个实施方式中，辅助电极为钌铱钛阳极。

12、在本发明的一个实施方式中，参比电极选自甘汞电极、硫酸亚汞电极或氧化汞电极中的一种。

13、在本发明的一个实施方式中，所述电解液选自硫酸锌、硫酸镁、硫酸铝、氯化锌、氯化镁、乙酸钙或乙酸锌中的一种或几种。

14、在本发明的一个实施方式中，混凝土开裂前阻抗值的检测方法具体如下：

15、利用电解液浸湿混凝土，保证混凝土内部的钢筋处于电解液中，在通过导线将混凝土内部的钢筋与外部电化学工作站相连接，外加设置于电解液中的辅助电极和参比电极，并将辅助电极和参比电极与外部电化学工作站相连接，进行阻抗值的检测。

16、在本发明的一个实施方式中，混凝土开裂后阻抗值的检测方法具体如下：

17、对混凝土裂缝位置处理后施加电解液浸没混凝土裂缝位置内部的钢筋，并施加导线将混凝土内部的钢筋与外部电化学工作站相连接，外加设置于电解液中的辅助电极和参比电极，并将辅助电极和参比电极与外部电化学工作站相连接，进行阻抗值的检测。

18、在本发明的一个实施方式中，混凝土开裂后进行电沉积修复t时刻阻抗值的检测方法具体如下：

19、电沉积修复t时刻后，停止电沉积修复，施加导线将混凝土内部的钢筋与外部电化学工作站相连接，外加设置于电解液中的辅助电极和参比电极，并将辅助电极和参比电极与外部电化学工作站相连接，进行阻抗值的检测。

20、在本发明的一个实施方式中，阻抗-频率测试中，测试频率为10-5hz-106hz。

21、在本发明的一个实施方式中，阻抗-频率测试中，交流幅值低于100mv。

22、本发明基于电沉积修复效果评价现状与电沉积修复原理，提出一种基于交流阻抗测试的电沉积修复效果评价方法，通过采用电沉积修复的修复电路作为测试电路，测试电沉积修复过程中的阻抗响应，建立相应模型并通过模型中某一部分反映裂缝变化情况，以评价其修复效果。本发明为电沉积修复现场施工修复效果评价提供了新思路和方法。

23、针对目前电沉积法修复混凝土裂缝尚缺乏合适的修复效果评价方法的问题，结合目前电沉积法研究现状，本发明提出了一种基于交流阻抗测试的电沉积修复效果评价方法。该方法直接采用电沉积修复电路作为测试电路，以混凝土内部钢筋作为工作电极，外加阳极作为辅助电极，在工作电极与辅助电极之间设置参比电极，采用三电极法测试系统阻抗变化，并通过阻抗变化反映修复过程中裂缝的变化情况。该方法具有高敏感性、高精确性等优点，对比传统电沉积修复效果评价方法，该方法施工简单方便，且不需要对混凝土结构进行其他破损处理，直接使用电沉积修复后的电路，在电沉积修复间隔期间进行测试，实现在裂缝修复过程中实现原位监测。

24、本发明将待修复混凝土结构表面裂缝处处理后用石蜡封涂除裂缝以外其他区域，以含锌、镁、铝、钙等离子的盐溶液作为电解液，以混凝土中钢筋作为修复阴极，外加钌铱钛阳极板作为阳极，施加直流电流，对带有裂缝的混凝土结构进行通电修复。修复到一定龄期，短暂断电，以混凝土内部钢筋作为工作电极，外加钌铱钛阳极板作为辅助电极，在工作电极与辅助电极溶液中设置参比电极，用电化学工作站测试不同龄期下的阻抗变化，并通过阻抗的变化来反映电沉积修复的效果。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

26、(1)本发明的电沉积修复效果评价方法基于交流阻抗技术，测试精度高，对电沉积修复过程中裂缝变化较为敏感，可以直观反映电沉积修复过程中裂缝变化；

27、(2)本发明的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法属于一种无损检测方法，不需破坏地下结构进行取样，不会对地下结构造成二次损伤，同时，采用电沉积修复电路在修复间隔进行测试，实现了混凝土电沉积修复过程中的原位检测，操作简单方便；

28、(3)本发明的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法除检测修复过程中的阻抗以外，可以通过电化学工作站采集其他信息，如钢筋极化曲线，裂缝电阻等，可以用来反映修复过程中钢筋信息，指导后续施工参数的调节等。

技术特征：

1.一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，预设值为70％。

3.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，辅助电极为钌铱钛阳极。

4.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，参比电极选自甘汞电极、硫酸亚汞电极或氧化汞电极中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，所述电解液选自硫酸锌、硫酸镁、硫酸铝、氯化锌、氯化镁、乙酸钙或乙酸锌中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，混凝土开裂前阻抗值的检测方法具体如下：

7.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，混凝土开裂后阻抗值的检测方法具体如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，混凝土开裂后进行电沉积修复t时刻阻抗值的检测方法具体如下：

9.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，阻抗-频率测试中，测试频率为10-5hz-106hz。

10.根据权利要求1所述的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法，其特征在于，阻抗-频率测试中，交流幅值低于100mv。

技术总结
本发明属于混凝土裂缝电沉积修复效果评价技术领域，涉及一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法。本发明以混凝土内部的钢筋作为工作电极，外加辅助电极，并设置参比电极，将上述电极浸入电解液中，用电化学工作站进行阻抗‑频率测试以检测其混凝土开裂前、开裂后以及修复t时刻的阻抗值；进一步计算电沉积修复后的修复率，当修复率小于70％时，表示电沉积修复未完成，需要对混凝土裂缝处继续进行电沉积修复；当修复率大于等于70％时，表示电沉积修复完成。与现有技术相比，本发明的一种基于交流阻抗的混凝土裂缝电沉积修复效果评价方法操作方便，能够实现在裂缝修复过程中实现原位监测。

技术研发人员：陈庆,黄安澜,朱合华
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12