浅谈电化学修复技术在钢筋混凝土结构中的应用.ppt

浅谈电化学修复技术在钢筋混凝土结构中的应用 钢筋混凝土腐蚀现状 钢筋混凝土构筑物广泛地应用于各种民用建筑，混凝土中钢筋产生的锈蚀，导致混凝土胀裂，结构功能退化，造成了严重的经济损失和危害。 始作俑者之一——Clˉ离子 不仅能够造成混凝土的腐蚀，而且还能加快钢筋的腐蚀。目前大体上认为氯离子能够破坏钢筋表面的钝化膜(nFe2O2 .mH20) ，使钢筋发生局部腐蚀。 传统对策——只治标，不治本 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，只治标，不治本。 必杀技——电化学修复技术 钢筋混凝土结构的电化学修复是一种新兴的高效修复技术。该技术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。 电化学修复技术包括阴极保护（CP），电化学再碱化（ERA）和电化学除氯（ECR）等三项技术。 电化学修复技术 电化学修复技术三种方法的原理是很相似的：在置于混凝土构件表面上的外部辅助电极和钢筋之间通以 ，以钢筋作为阴极，外部电极作为 与其间的 共同构成回路，对钢筋进行 ，并发生电化学反应。 电化学修复技术示意图 电化学修复过程中发生的主要反应 通入直流电的一方面作用是使钢筋表面的阳极反应停止： Fe = Fe2++ 2e- (1.1) 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： H2O+1/2O2+2e-= 2OH- (1.2) 同时，还会发生电解水的反应： 2H2O+2eˉ= H2↑+ 2OH- (1.3) 电化学修复过程中发生的主要反应 对于已经锈蚀的钢筋，也可能发生如下化学反应： Fe(OH)3+2e-=2Fe(OH)2+2OH- Fe(OH) 2+(n-2)OH-=Fe(OH)n2-n (1.4) Fe(OH)n2-n +2e-=Fe+ nOH- 以上反应所产生的OH-一部分向阳极迁移，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。 电化学修复过程中发生的主要反应 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： 2OH-=H2O+1/2O2↑+2e- 侵入的Cl- 发生的阳极反应： 2Cl- = Cl2 + 2e- Cl2 + 2OH-=ClO- + Cl- + H2O 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。 结束语 电化学修复作为一项较新的技术，它在钢筋混凝土结构修复中具有其他方法无法比拟的优越性，尽管目前对电化学修复过程中产生的副作用的认识还不够，但由于其广阔的应用前景必将使这些问题将在以后的研究中得以解决，实现该方法的普及与推广。 资料来源 论文来源— 《电化学修复技术在钢筋混凝土结构中的应用》 《砼结构中钢筋腐蚀的研究现状及处理措施 》 《钢筋混凝土电化学脱盐修复技术研究现状》 《氯离子对钢筋腐蚀机理的影响 》 图片来源—百度图片 小组成员及分工 资料收集：李照东 孙羽瞳 李冰 肖立成 祝叶 主讲人：崔文龙 赵萌 细节修改及讨论：全体组员 制作：奚凝楚 电流密度的选择 电流密度在1~3A/m2之间，对电化学脱盐效率影响不显著，因为在一定的电荷量下增大电流密度，只增加了电荷量传输的速度和氯离子的迁移速度，并没有增加氯离迁移的总数量。电流密度越大氯离子迁移速率越快，缩短了脱盐的周期。但电流密度过大会增大阴极反应产生氢气的量，造成钢筋与混凝土间结合强的降低，并有产生“氢脆”的危险。因此可在对混凝土不造成危害的情况下，尽量增大电流密度，但不宜超过3A/m2 极化 电极上有（净）电流流过时，电极电势偏离其平衡值，此现象称作极化。 极化是指腐蚀电池作用一经开始，其电子流动的速度大于电极反应的速度。在阳极，电子流走了，离子化反应赶不上补充；在阴极，电子流入快，取走电子的阴极反应赶不上，这样阳极电位向正移，阴极电位向负移，从而缩小电位差，减缓了腐蚀。