1、_鋼筋混凝土結構裂縫電沉積修復技術研究（一）蔣林華，儲洪強河海大學材料科學與工程系（）E-mail：jiang_linhua摘要：本文對電沉積方法修復鋼筋混凝土結構裂縫進行了初步試驗研究，基本確定了電沉積溶液的種類，提出了有待進一步研究的問題。關鍵詞：鋼筋混凝土電沉積裂縫修復引言混凝土材料以其抗壓強度高、耐火性好、使用靈活、施工方便等優點成為當今世界上用途最廣、用量最大的建筑材料之一，發揮著其它材料無法替代的作用和功能。但是，混凝土材料脆性大、易腐蝕，在其服役的過程中會受到內部因素和外部環境的作用，產生裂紋、局部損傷和腐蝕等病害，日積月累，這些病害會逐漸加重，致使混凝土材料的性能不斷降低，輕者

2、會影響結構的正常使用或縮短結構的使用壽命，重者會產生災難性的事故，給國民經濟和人民的生命安全帶來巨大的損失。電化學方法是提高工程結構耐久性的有效方法之一，但是現有的這些方法均存在一定的局限性。電沉積方法也是一種電化學方法，該方法在金屬材料中的應用十分普遍，如電鍍就是一種電沉積的過程。近年來，我國應用電沉積技術進行金屬和合金材料保護的研究十分活躍，但應用電沉積技術進行混凝土結構保護和修復還鮮見報道。國際上，日本自年代后期開始進行利用電沉積技術修復海工混凝土結構裂縫的研究，并且對利用電沉積技術修復陸上混凝土裂縫的可行性及經電沉積方法修復后的具有干縮裂縫的鋼筋混凝土性能的影響進行了初步研究。電沉積技

3、術是修復混凝土結構病害的一項新技術，特別適用于用傳統修復技術難以奏效或價格太高的混凝土結構。本文就電沉積修復技術進行了初步試驗研究，基本確定電沉積溶液的種類。試驗裝置及工作原理將帶有裂縫的水泥砂漿試件放入到電沉積溶液中，試件中預先埋有鋼筋并引出導線，把該導線與電源的負極相連使其作為陰極；將輔助電極（本試驗采用片狀鈦網板）放入電沉積溶液中，把該電極與電源的正極相連使其作為陽極；這樣水泥砂漿試件（本身是導體）、電沉積溶液、輔助電極、導線、電源就構成了一個回路。具體試驗裝置如圖所示。本課題得到高等學校博士學科點專項科研基金（項目編號：）資助_中國科技論文在線向回路中施加微弱的低壓直流電，當電流流過溶

4、液時，正負離子分別向兩極移動，同時在電極上發生一系列反應，最后沉淀物沉積在水泥砂漿試件的裂縫和表面上，從而達到修復裂縫的目的。試件制作試驗采用水泥砂漿試件，尺寸為××，水泥為級普通硅酸鹽水泥，水灰比為，水泥與砂的質量比為：。試件在標準條件下養護天后，在型壓力試驗機下施加橫向劈裂荷載，則除荷載所在面，其余個面（尺寸×）均在其中部位置附近產生相互貫穿的裂縫，主要裂縫位于試件的底部面上，縫寬±，試件表面及裂縫的情況詳見圖。（）表面情況（）裂縫情況圖試件表面及裂縫情況試驗過程與結果為研究電沉積溶液的種類對沉積效果的影響，根據先前的探索試驗結果，制定以下試驗_中國

5、科技論文在線方案，詳見表。表試驗方案編號電沉積溶液種類片狀鈦網板電極濃度試件表面的電流密輔助電極（陽極）備注（）度（為保證沉積物只在主裂縫所在面沉積，在其它面上均涂上環氧樹脂；主裂縫所在面與鈦網板電極相對，以直接形成電場；每（）（）天換一次溶液，以使溶液的濃度基本保持恒定。由于溫度等外界條件對試驗有影響，故在整個試驗過程中盡一切可能保持外界條件恒定，但溫度等外界條件以及試件、溶液等內部條件總會有變化，導致總電阻發生變化，故要及時調整電壓的大小，以保持砂漿試件表面的電流密度恒定。當接通電路后，在砂漿試件與鈦網板電極的表面立即產生氣泡，天后、試件表面及裂縫出現一些白色的物質，試件表面及裂縫未發現明

6、顯的沉積物，試件裂縫處出現灰色金屬狀物質，、試件表面及裂縫的具體沉積情況詳見圖。表面沉積情況裂縫沉積情況表面沉積情況裂縫沉積情況圖、試件表面及裂縫的沉積情況（天）3_中國科技論文在線根據上述現象，將、從裝置中拆除，繼續試驗，天后試件表面及裂縫的沉積情況詳見圖，試件裂縫處橫斷面的沉積情況詳見圖。表面沉積情況裂縫沉積情況表面沉積情況裂縫沉積情況表面沉積情況裂縫沉積情況表面沉積情況裂縫沉積情況圖試件表面及裂縫的沉積情況（天）4_中國科技論文在線圖試件裂縫處橫斷面的沉積情況（天）試件表面覆蓋率（試件表面被沉積物覆蓋的面積試件總表面積）×隨時間的變化詳見表，裂縫愈合率（裂縫被填充的長度裂縫總長

7、度）×隨時間的變化詳見表。表試件表面覆蓋率（）隨時間變化情況表裂縫愈合率（）隨時間變化情況_中國科技論文在線天后從不同部位將試件橫向切開，用游標卡尺測出：中試件表面的沉積物厚度約，、中試件表面的沉積物厚度約（裂縫處最厚）。由于中試件表面沉積物與試件表面的粘結性能不好，很容易從試件表面脫落，故不對其進行定性分析。利用射線對、中試件表面及裂縫里的沉積物分析，其分析圖譜詳見圖。12002000100015008006001000400500200001020304050600102030405060試件表面沉積物試件裂縫里沉積物1600180014001200100080060040016

8、00140012001000800600400200001020304050602000試件表面沉積物試件裂縫里沉積物16001400140012001200100010008006004002000010203040506080060040020000102030405060試件表面沉積物試件裂縫里沉積物圖試件表面及裂縫里的沉積物衍射分析圖譜_中國科技論文在線從試件表面及裂縫里的沉積物衍射分析圖譜可以得到以下結論：對于、中的任何一種，其試件表面及裂縫里沉積物的主要礦物成分是一致的，而且、中的沉積物的主要礦物成分是相同的；中試件表面與裂縫里的主要礦物成分是；、中試件表面與裂縫里的主要礦物成分是

9、（）和，而且（）的含量明顯高于。結果分析根據上述試驗結果，分析如下：、這四種溶液可以作為電沉積溶液，只要采取合適的試驗條件（如：試件表面的電流密度、電極形狀等），將會取得理想的沉積效果；但對于溶液，由于其試件表面沉積物與試件表面的粘結性能不好，很容易從試件表面脫落，而且從試件表面的覆蓋率（見表）及試件裂縫處橫斷面的沉積情況（見圖中），可以發現其試件表面和裂縫里的沉積物量極少，故其沉積效果不明顯；采用、溶液作為電沉積溶液，從它們的試件表面和裂縫里的沉積物的衍射分析圖譜可知（）的含量明顯高于，原因是電沉積溶液中含有大量的，其濃度遠高于混凝土本身含有的；根據電化學原理，元素周期表中第主族和主族的金屬

10、，其金屬活潑性很強，電極電位很負（），在水溶液中得不到金屬電沉積層。所以從理論上分析，是處于第主族的金屬，在水溶液中得不到金屬電沉積層，因此在采用、溶液作為電沉積溶液，在試件表面及裂縫里的沉積物主要是在電流作用下，向陰極運動，與在試件表面及裂縫里結合生成（）。結語本文對電沉積方法修復鋼筋混凝土結構裂縫進行了初步試驗研究，基本確定了電沉積溶液的種類，還有許多問題有待進一步的研究，具體如下：在電沉積溶液種類、濃度一定的情況下，試件表面的電流密度、電極的形狀、外界條件（如：溫度等）、試件的技術參數（如：水灰比、保護層厚度等）對沉積效果的影響；電沉積處理后試件的力學性能及耐久性能，電沉積技術的可靠性；

11、非金屬電沉積的過程、規律和沉積機理，電沉積溶液種類的選擇原則和方法。_中國科技論文在線參考文獻王巧平，吳勝興銹蝕鋼筋混凝土結構防護與加固建筑技術開發，（）：李森林，范衛國，蔡偉成等電化學脫鹽防腐技術的室內試驗研究水利水運工程學報，（）：，：，：李荻，電化學原理，北京航空航天大學出版社，Research on Electrodeposition Method for Repair ofReinforced Concrete With Cracks (1)LinHua JIANG HongQiang CHUDepartment of materials science and engineering，Hohai University，Nanjing，PRC，210098AbstractIn this paper，the experimental research on electrodeposition method for repair of reinforced concrete with cracks，was primarily made；