电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝试验研究.pdfVIP

电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的试验研究 蒋正武1孙振平1王培铭1林宝玉2 (1同济大学材料科学与工程学院，上海200092； (2南京水利科学研究院，江苏南京210029) 摘要设计了电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的试验装置，试验研究了裂缝中沉积物的 成分、形貌以及裂缝愈合效果。探讨了电化学沉积原理、电极反应，并提出裂缝愈合 机理。研究表明，电极间电势差引起的电极反应是电化学沉积的动因；电流密度是 混凝土裂缝愈合效果的一个重要因素。裂缝愈合机理在于电解反应生成的产物在 裂缝中诱导成核，生成不溶性晶体，从而使裂缝密实、愈合。 关键词 电化学沉积钢筋混凝土裂缝机理 1前言 钢筋混凝土是最大宗的建筑结构材料，已广泛地在建筑、桥梁、水工、海工等工程中应用。 然而，钢筋混凝土使用过程中在周围环境的作用下往往不可避免地产生局部微裂缝甚至开 裂[1]，将严重影响结构的承载力及耐久性，必须进行修复。根据裂缝形成的原因与环境条件， 人们已经提出了许多修复方法，如加固修补、锚固、粘结、灌浆以及密封等方法【2卅。然而，这 些方法对水环境中钢筋混凝土结构裂缝的修复仍存在很大的局限性【7、8J。研究新型、实用的水 下混凝土结构裂缝的修复方法具有重要的实际意义。 电化学沉积方法是最近兴起的修复钢筋混凝土 裂缝的新方法之一【9、10|。它充分利用钢筋混凝土自 身特性及水环境条件，施加一定的弱电流，产生电解 沉积作用，在混凝土结构裂缝中、表面上生长并沉积 合混凝土的裂缝，封闭混凝土的表面。这些无机化 合物膜层不仅提供了一种物理保护层，而且也可有 效地阻止气液介质在混凝土内部的迁移、传输。电 化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的工艺过程见图1。 国外学者【11、120对海上混凝土结构进行了初步的尝 图1电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的原理示意图试研究，认为电化学沉积法修复钢筋混凝土结构裂 缝是可行的。但国外在这一领域开展的工作毕竟较少，国内甚至鲜有报道，十分有必要进行深 473 第4部分结构修复补强 人研究。 本文设计了电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的试验装置，研究了裂缝中沉积物的成分、 形貌及其愈合效果，探讨了电化学沉积原理与电极反应，并在此基础上提出了混凝土裂缝的愈 合机理。 2试验方案 2．1原材料与配合比 水泥为32．5级普通硅酸盐水泥。细集料为河砂，细度模数M，=2．5。粗集料为安山岩， 最大粒径16mm。减水剂为萘系高效减水剂。混凝土配合比如表1，其水灰比为0．5，拌和物坍 落度为155ram。 裹1混凝土配合比及强度测试结果 单位体积用量(kg，m3) 抗压强度(Ⅶ)a) 水 水泥 砂 石子 减水剂 3d 7d 28d 175 350 1125 750 2．8 30．5 33．3 37．4 2．2试件制备 him×100into×200 试验中混凝土试件为100 mm的长方体，内部配有钢筋骨架。制作钢筋 骨架采用光圆钢筋。竖筋直径为8m